高分辨率数值模式在风能资源评估中的应用初探.pdf

第 1 7卷 2期 2 0 0 6年 4月 应 用 气 象 学 报 J OURNA L OF AP P LI ED ME TE OROL OGI CA L S CI ENCE V01 1 7No 2 Apr i l 20 06 高分辨率数值模 式在风 能资源评估 中的应用初探 穆海振 徐家 良 柯 晓新 唐 琳2 陈德 亮2 3 (上海气候 中心，上海 2 0 0 0 3 0)2 (瑞典 哥德 堡大学地球科学 中心，瑞典)(国家气候 中心，北京 1 0 0 0 8 1)摘 要 针对 现有气象测站分布数量有限，尤其是沿江沿海 地带测 站稀少 的现状，对数 值模式在 风能资 源评估 中的应 用进 行了尝试。首 先利用 T AP M 数值模式对上海 地区的风 场作 了数 值模 拟计 算；然后 利用 同步 的气象站 观测 资料 对风 速模 拟结 果进 行统计 释用订正处 理，提高 了模式计算结果 的准确性 和可靠性；最后得到 了分 辨率为 3 k m 的上 海全年平 均风速和风功率密度分布信息。这些 结果为上海 地 区风 能资源 分析评估 及风 电场规划选 址工 作提供 了 科学依据，同时也说 明将统计释 用的数值模拟结果应用 到风 能资源评 估工作中是可行的。关键词：风能资 源；数值模式；风速；风功率密度 引 言 风能资 源是 清 洁 的 可 再 生 能 源，风 力 发 电 是 新 能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业 化发展 前景 的发 电方 式 之 一。上 海 属 中 纬度 地 区，临江靠海，受冬、夏季风影响，风能资源比较丰富，对 于一 次能 源严 重 缺 乏 的上 海 而 言，开 发 风 能 可 行 性 强。在 开发风 能资 源的 过程 中离 不开 对 风能 资源 的 详 细调查，没 有对何 地适 合建 风 电场、风力 大 小 如何 等方 面情 况 的详 细 了解，就 不 可 能对 潜 在 的风 电厂 的开发潜力进行评估，不能对开发先后顺序进行划 分，决策部 门进行决 策时无据可依，易发 生盲 目开 发。因此，风资源、潜在 风 电场 的资 源调 查 和分 析评 价是非 常必 要 的工作。由于水 陆不 同下垫 面 的摩擦 作 用对 风 速 的影 响 很大，海(江)岸带 附近 风速 变化 剧 烈，是 风 能资 源水 平梯度 最大 的 区域，但 因现 有 的气象 站 点分 布 有 限，尤其是上海海 岸带以及近海海 面上气象观测 点稀 少，仅靠气象站观测资料较难全 面反映不 同地域风 资源的分布差异。为详细了解这些 区域的风能资源 分布 情况，以往 经 常 采 取 在 所关 心 区域 布 设 临 时 加 密观 测点 的方 法，但 这 种方 法需 要 耗 费 大 量 的人 力 物力，同时还要受到地形条件 的限制。为解决上述 问题，目前已有尝试将数值模 拟技术应用在风能资 2 0 0 5 1 0 0 8收到，2 0 0 6 0 2 0 5收到再改稿。源评估工作中的研究H J，但将数 值模式模拟结果应 用到风能资源评估 的研究工作还 比较少，近年来 数 值模 拟技 术尤 其是 中小 尺度 数值 模拟 技 术 的发 展 和 计算机运算能力 的提高，为数值模式在风能资源评 估工作的应用提供 了便利条件。本文应用高分辨率 的数值模式和上海地理信息数据，并结合现有气象 站观测 资料，对 上 海 地 区海(江)岸 带 及 近 海 地 域 的 风场特征进行分析评估，同时对数值模式模拟结果 在风能资源评估 中所起作用进行了评价。1 模式及模拟方案 1 1 模 式简 介 本研究采用澳大利亚联邦科学与工业研究组织(C S I R o)研 发 的 T AP M 模 式 系 统 进 行 风 能 资 源 评 估实验工作，T A P M 模式系统分 为气象模式和大气 污 染模式 两 部分，本 文 利 用 其 气 象 模 式 部 分 进行 风 能 资源 的评估 工作。T AP M 模 式 中气 象模 式所 用 方 程为非静力不可压原始方程，垂直坐标系统采用地 形 追 随坐标。模式 通 过求解 水 平动 量方 程 和不 可 压 连续方程求得水平 风分量和垂直速度，求解标量方 程 得 到虚位 温、水 汽 压、云水 和 雨水 等 物理 量。模 式 包 括 的参数 化过 程有 云(雨)微 物理 过 程、湍流 闭合、植被及土壤和辐射通量，其 中湍流项 由求解湍流动 量方程和涡流耗散率来确定，然后利用垂直梯度扩 维普资讯 http:/ 2期 穆海振等：高分辨率数 值模 式在风能资源评估中的应用初探 1 5 3 散方 法 求 解垂 直 通量，热通 量 中包 括 了一 个 反 梯度 项，地 表植 被和土壤 的参 数化方 案 中包括 了地 表和 高 层 的辐射通量。模式 的模 拟范 围最大可达 1 0 0 0 k m 1 0 0 0 k m，模式层顶 的高度为 8 0 0 0 m，垂直层数最 多可 达 5 0层，水平层数可嵌套到 5层，水平分辨率最高可 达 1 0 0 m。在将模 式应 用 于风 能资 源评估 之 前，对模 式在上海 地 区 的应 用 进 行 了一 系列 的参 数 敏感 性 实 验，模拟 结 果 表 明模 式 对 下 垫 面性 质 的变 化 比较 敏 感，模式在积 分过 程 中也 比较稳 定，具体 计 算结 果 本 文不 再 详 述。在 其 他 地 区 的 应 用 经 验 也 表 明_ 2 J，T A P M 模式对 中小尺度区域 内风和温度等气象要素 具有良好的模拟能力。1 2模拟 方 案 设计的模拟方案中，将模式的中心位置取在徐家 汇气象站(3 1。1 2 N，1 2 1。2 6 E)，水平格 点为 5 0 5 0，垂 直为 2 5层(1 0 m，2 5 m，5 0 m，1 0 0 m，7 0 0 0 m，8 0 0 0 m)，双重嵌套，其中外层网格距为 1 0 k m，内层网 格距 为 3 k m，内层 的计 算 范 围 在 3 0。3 3 3 1。5 5 N，1 2 0。4 3 1 2 2。1 3 E之 间，面积 为 1 5 0 k m 1 5 0 k m，包 括上海市和江苏省、浙江省 的一部分(图 1)，本文以 下所提供 的数值模拟结果均 指 内层 的数值模 拟结 果。模式 中辐 射 和 地 表 过 程 的 时 间积 分 步 长 为 3 0 0 S，气 象动 力方程 和 湍 流方 程 的积 分 时 间 步长 和 网格距有关，计算外层积分步长为 1 5 0 S，内层时积 分步长为 7 5 S。模式输入数据中的深层土壤含水量 资料取 自N C E P N C A R再分析资料，深层土壤温度取 自宝 山气象 站 3 0年平均(1 9 7 1-2 0 0 0年)的深 层地 温 资料，海表温度参考 了 中国内海及毗邻海域海洋气 候图集 中的有关资料_ 3 J，地形高度和土壤类型资料 图 1 模拟 区域和上海各气象测站分布 采用模式 默认值，植 被类型资料根 据 上海 市地 图 集 中有关土地利用信息_ 4 对系统默认值进行 了相 应修改。模拟以月为单位进行，为消除模式初始化 过程对模拟 结果 的影 响，每月提前 3 d进行 模拟。模式 初始 场 和边界 资料 均取 自模 式 系统 附 带 的天 气 分 析资料 库。2 模式模拟结果 检验 与释用 为检 验模 式 模 拟 能 力，考 查 模 式 是 否 适 用 于 风 能资源的分析评估工作，对模式 的性能，尤其是模式 对 上海地 区不 同下 垫 面上方 风 速 的模 拟 能 力进 行 了 初 步分 析，并研究 了风速模 拟 结果 的统计 释用 方法。2 1风场 模拟初 步 分析 分 别对 2 0 0 1 年 1月和 7月 模式 输 出的 1 0 m 高 度 处平 均风 场进 行 分 析，以检 验 模 式 对 上 海 地 区 不 同季节 风场 空 间分 布形态 的模 拟 能力。由图 2可 以 看出，在东部海 区风速最大，在 6 m s以上，江面风 速次之，为 5 6 m,I s，陆上 风速 为 3 0 4 5 m,I s，市 区风速 最小，在 3 0 m s以 下。在 海(江)岸 线 附 近 地 区风速 梯度 最大，4 5 k m 的范 围 内风速衰 减 1 5 2 0 m s，然后 就 趋 于均 匀，沿 海 沿 江地 区 的风 速 等值线走向基本上与海(江)岸线平行。上海西部青 浦淀 山湖及 江 苏境 内 的澄 湖湖 面上 风 速 较大 的特 征 亦能清晰模拟 出来。从图 2可看 出，上海地 区 1月 盛行 的风 向为北 风，7月为 东南 风，实 况是 2 0 0 1 年 1 月 的主导 风 向是 偏北 风，W N W N NE 6个方 位 的 风 向频率 为 5 0；7月 的主 导风 向是偏 东南 风，E S E S 5 个方位的风向频率达 7 5，模拟 结果 与观测事 实 和理 论分 析基 本相 符。2 2 单 站风模 拟 结果检 验 为了与实测 风速进行定 量对 比，选取 4个 陆地 观 测站和 1 个 水 面观 测 站 的实 测 资料 与模 拟 风速 进 行 了 比较，4个陆地站 包括嘉定、青浦、奉贤和 崇 明，分 别 位于上海地区的北部、西北、西部和南部地区，水面观 测站引水船位于上海东部近海海面。表 1是上述 5 个代表站模拟与实测风速的对 比情况，由于气象站的 测风记 录仅有逐 时 1 0 mi n平均 风速，而6 0 n 平 均风 速和 1 0 m i n具有 良好 的相关 性 _ 5 J，因此 将模 式 输 出 的 6 0 m i n 平 均 风速 和 同一 时 次观 测 的 1 0 m i n 平 均 风 速进行对 比分析。从各 站 风 的模 拟 与实 测 对 比结 果 可以看 出，模 拟 风 速 与 实 测 风 速 表 现 了 良好 的 相 关 性，在样 本数 达 到 7 2 0 7 4 4个 的情况 下，1月、4月、维普资讯 http:/ 1 5 4 应用气象学报 1 7卷 3 1 8 N 3 1 6 3 1 4 3 1 2 3 1 O 3 0 8 j j 图 2 2 0 0 1年 1 月(a)、7月(b)模拟风场(单位：tT t s I 1)表 1 2 0 0 1年各站实测 1 0 mi n平均风速(单位：m S 一 )和模 拟 6 0 mi n平均风速(单位：m s I 1)对比 嘉定 3 0 青浦 3 1 奉贤 3 6 崇明 3 5 引水船 6 0 4 O O 7 2 3 O 4 1 3，9 0，7 7 3 O 4 O 4，l O 7 7 3 4 4 1 4，5 O，7 7 3，3 4 4 7，O 0，79 5 6 5 7 0 7 0 3 2 O 6 3 2，9 0 7 0 4 1 0，7 4 3，4 O 7 7 6 2 4，3 0，4 2 2 5 4，3 O 4 8 2，4 4，6 O，5 8 2，3 4 6 O，5 3 2 7 6 3 O，3 8 5，5 3，4 O，6 9 3 3 O 6 2 3，5 O 7 1 3，7 O，7 2 5，9 O，7 6 1 0 月各站相关系数绝大部分在 0 7以上，最高的达到 了 0 7 9；7月 稍低 些，相关 系 数 除 引 水 船 站 为 0 3 8 外，其他各站在 0 4 2 0 5 8之间。为进一步 了解模 拟风与实测风的差异情况，对 2 0 0 1年 4月奉贤站的 实测 与模拟 风 的差 异情 况进 行 了分析。由图 3可 以 看出，实测风速普遍比模拟风速小，但两者仍然存在 着 明显 的联系，大部分情 况下实测风 速与模 拟风 速 的 变化是一 致 的，由表 2也可 以看 出，模 拟风 向基 本 分 布在实测风向及其相邻风向上，在 4月盛行东北风 和 东南风 时 表现得 最为 明显。风速 和 风 向的对 比分 析 结果说 明模 拟与 实 测 风 变 化趋 势基 本 是 一 致 的，模式能模拟出各种天气过程所引起 的风变化情况。在分析模式模拟结果时我们 注意到，模拟 的陆 面月平均风速普遍比实测风速偏 大，水面模拟平均 风速与实测风速也存在一定的误差；模拟风向与实 测 风 向也不 完全一 致，这 些 误 差 的 产 生 可能 有 3个 原 因：一 是模 式 的系统 性误差，数 值模 式 由于 网格距 和积分时间步长等因素，模拟风速和实际风速 不可 l 0 8 曼 6 鬟 2 o 实测风速(m s )图 3 奉贤站 2 0 0 1年 4月观测风速和模拟 风速分布对 比图 能完全一致，只是在一定程度上代表实际风速，误差 的存在 不可 避免；第 二 个 原 因 与模 式 调 试 过 程 中 参数 的选 取 有关，敏 感 性 试 验 表 明，下垫 面参 数(植 被高度、土地利用等)的变化对模拟风速变化影响较 为 明显，由 图 2也可 以看 出，在 城 区粗糙 度较 大相应、一、6、6 4 2 O 8 儿 如 维普资讯 http:/ 2期 穆海振等：高分辨率数值模式 在风 能资源评 估中的应用初探 1 5 5 表 2 2 0 0 1年 4月奉贤站观测风向和模拟风 向分布对 比表 模拟风 向 实测风向 N NNE 1 7 2 4 1 9 2 6 3 6 ENE O 3 1 5 1 3 5 2 2 2 E SE S E S S E S S S W 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 0 0 0 0 5 4 0 0 1 2 6 1 O 2 0 0 2 8 4 8 1 8 3 0 1 7 3 O 3 2 1 5 0 O 5 2 O 2 O 6 0 1 1 3 6 O 0 0 0 1 0 0 0 0 2 O 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 2 0 0 0 O 1 0 0 0 O O O 0 0 8 2 1 0 2 7 3 41 1 6 S W W S W O O O O O O 0 0 O O O O O O 3 O 1 2 1 2 O 2 1 1 3 0 0 1 1 O O O O 2 1 6 NNW 3 O 0 O O O O O O O O 0 1 9 3 1 8 S S S W SW W S W W W NW NW NNW 合计 1 0 4 3 1 2 3 6 1 O 62 7 5 O 1 O 4 3 8 1 8 1 3 4 5 3 9 2 1 注：风向按 l 6个方位划分。模拟 风速 也处在 低 值 区。此外 观测 场 局地环 境 的变 化对 观测 数据 的准 确 性 也 有一 定 影 响，用 不 准 确 的 观 测数据 对模 拟数 据进 行验 证，也 会带来 虚假 误 差。2 3 风 模拟 结果 统计释 用 从表 1的结 果 可 以看 出，模 拟 风 速 和 实测 风 速 存在一定 的差别，为使数值模拟结果与观测值更加 接近，对 上海 地 区风 能 资 源 作 出 全 面、准 确 的评 估，有必要进 一步 对模 拟 值 进 行 订 正，由于在 风功 率 密 度的计算 过程 中要 用 到风 速 的 立 方值，较 小 的风 速 误差将 会导致 较 大 的 风速 立 方 值 误 差，为减 少 中 间 环节进 而减 少误 差，故 同 时对 模 拟 风 速 的 立 方 值也 进行 了订 正。具 体计 算过程 中考 虑 到陆 面和水 面显 著 的物理 特性差 异 以及表 1中反映 出 的水 陆 面不 同 的模拟 结果，陆 面 和水 面 采 用 了两 套 不 同 的 订 正 方 案。计 算 陆面 上风 速的订 正公式 所 用 的样 本取 自陆 面模拟 结 果检验 所用 4站 中观 测代 表性最 好 的奉 贤 气象 站，为 检验 观测 场 周 围环境 变化 对 该 站 所 测 风 速 的代表 性产 生的影 响 7 3，计 算 了 1 9 8 1-2 0 0 0年 奉 贤站 与上 海地 区高空 探测 站(宝 山站)的 8 5 0 h P a高 空年平 均 风速 的差 值，由于 高 空 观测 风 速 基 本 不 受 地面 观测 环境变 化 的影 响，与 地 面 风速 的差 值 变 化 情况 可代 表观 测环境 对 实测风 速 的影 响。由图 4可 以看 出，两 者差 值在 所 计 算 的 时 段 内无 明显 变 化 趋 势，这说 明奉 贤站实 测风 速具 有较 好 的代表 性，可代 表 实际环 流风 速。同时 由于 上海 的地 势 较 为 平 坦，各处的 自然地理环境类似，所 以可将奉贤站所得订 正关 系应 用 到上 海 其 他 陆面 区 域。将 奉 贤 站 的 2 0 0 1年 1月、4月、7月 和 1 0月 逐 时模 拟 与 实测 风 速统 一 进行 回归 分 析，得 到 陆 上 各月 的一 元 回归订 正方程；用 2 0 0 1年引水船站的资料计算得到水面上 相应各月的订正方程。风速立方值订正方程计算过 程和风 速订 正方 程 计 算 过 程相 同，只将 订 正 的物 理 量变 为风速 的立 方值。表 3为计算 得 到的风 速订 正 方程，表中 z是模拟值，Y是模拟订正值。图 4 1 9 9 8-2 0 0 0年奉贤站地面与 8 5 0 h P a年 平均风速差变化 表 3 2 0 0 1 年模拟风速 订正 方程 Il ll-s 盟 粥 仍 ，一 2 o o 0 o o o o o o o o 3 7。8 m 3 O 1 O O O 0 O 1 O 诣 一 4 加4。3。1 O O O 1 0 O 3 O N 呲 E 眦 距 lii 维普资讯 http:/ 1 5 6 应用气象学报 1 7卷 为 了对订 正方程 的 订 正效 果进 行 检 验，用 2 0 0 2 年崇 明、嘉 定、青浦、奉 贤 和 引 水 船 5站 模 拟 结 果 和 订正 后 的年平 均风 速及 年平 均风 功率 密度 与实测 值 进行 了对 比。计算 风功 率密 度 的公式 为：面=l f f lp V d z(1)式(1)中，面 为 风 功 率 密 度，T 为 总 时 数，P为 空 气 密度(根据 实 测 资料 计 算 得 到)，风 能 密度 的具体 计 算结果 如 表 4所 示。从 表 4可 以看 出，订 正前 2 0 0 2 年各 站的风速及 风 功率 密度 的模 拟值 与 实测 值 均存 在一定 的误 差。除引水船站外，其 他站风 速 的误 差都 超过了 1 m s，风功率密度的误差在也都在 2 0 W m 2 以上，对各 站 的模拟值 利用表 3的订正 方程进 行订正 处理后，计算得到的年平均风速和风功率密度值与实 测值 之间误差变小，各站 的年平 均风 速的误差 绝对值 在1 0 m s以下，除嘉定站外，各站风功率密度的误 差绝 对值均在 2 0 W m 2 以下。2 0 0 2年订正 结果 与实 测结果较为接近说明了表 3中订正方程具有较好的 适用 性和稳 定性，不仅 可 以对 2 0 0 1年 的风 速 和风 速 立方值进行订正，也适用于其他年份。表 4 2 0 0 2年年平均 实测风速(风功率密度)与模拟风速(风功率密度)及其订正值比较 3 模拟订正结果 与实测结果 的 比较 3 1 年平均 风速 分布 比较 对 2 0 0 2年 1月、4月、7月和 1 0月 的模 式输 出结 果用 表 3中的方 程进 行 了订正处 理，考虑 到风 速 的空 间变 化是连续 的，对 订 正后风 速 进行 9点平 滑 处理，并取 4个月平均值 得到 了 2 0 0 2年 上海地 区年平 均风 速分布(图 5 a)。图 5 b为 2 0 0 2年上海地区观测年平 均 风速(1月、4月、7月、1 0月平 均)Y j-布情 况，对 比可 以看出，沿海地 区风速较大，市 区的风 速较小，这种风 速 的空间分布形态 在两图 中均可 反映 出来，此外 图 5 a 中模 拟订正 结果 还细 致地 刻 画 出风速 分布 的详细 特 征：风速在东部沿海及长江 口地 区最大，等值线密集 区位于沿海(江)地区并和海(江)岸带平行，市区的平 均风速最小，在市区西部湖泊区域还存在一个风速相 对高值区，风速略高于市区，小于沿岸地区；从风速数 值上来 看，上 海 市 区的 年平 均 风速 在 2 5 m s 左 右，其他地 区的风速 在 2 5 4 m s 之 间，海(江)岸 带 可 达到 4-5 m s，青浦淀山湖上风速有 4 5 5 m s，长 江 口水面上 的风速为 5 6 m s，海 面上达 6 m s，数值 上 与观测值 一致。而在 图 5 b中 由于 观测 站 点较 少，风速分布特征表现较为粗略，尤其是水陆交界处和长 江 口区风速分 布的表现能力 更显得 十分欠 缺。图 5 2 0 0 2年上海地 区模拟订 正(a)、实测(b)年平均风速(单位：m s-)维普资讯 http:/ 2期 穆海振 等：高分辨率数值模式在风能资源评估 中的应用初探 1 5 7 3 2年平 均风功 率密 度 比较 与 图 5相类 似，图 6 a、图 6 b分别 为用 2 0 0 2年 1 月、4月、7月、1 0月的数值模式输出订正结果和利 用上述 4个月的风速观测值计算得到的年风功率密 度 分布 图，模 式订正结果 也经过 了 9 点 平滑处理。对 比发现，风功率密度的大值区、小值区是一致的，但在 具体区域 的详 细 分布 上，由于 观测 站点 较 少，实测 资 料绘制 的分布 图(图 6 b)，尤其 是沿江(海)几乎无 观测 站点，表 现得 较 为 粗 糙，而模 式 经 订 正 后 的结 果(图 6 a)，风功率密度 的空间分布 表现 得较 为详细，风功 率 密度都在东部 沿海地 区及 长江 口地 区最 大，在 沿海 及 沿江地区风功率密度梯度最大，市区内的风功率密度 4 结论 最小，在上海西部湖泊区域存在一个风功率密度相对 高值区，密度值略高于市 区，但小于沿岸地 区。上海 市区的年平均风功率密度仅在 3 0 w m2 以下，其他 大部分地区的风功率密度在 3 0 6 0 W m2 之间，南 汇、奉贤沿岸带及长兴岛、横沙岛年平均风功率密度 可达 1 5 0 1 8 0 W m 2，崇 明东 部 海 岸 带 高 达 1 8 0 2 2 0 w m 2，这说 明在 上 海沿 海地 带 和 长 江 口地 区风 能资源 丰富，有 良好 的 开发潜 力。由于 2 0 0 2年是 平 均风速偏小年，故风功率密度模拟订正结果代表的是 小风年的情况，可根据实测资料计算得到的大风年与 小风年的水面和陆面的风功率密度差异，大致推算出 大风年 的风功率密度 空间分布情况，这里不再详述。图 6 2 0 0 2年上海地 区模拟订 正(a)、实测(b)年平均风功率密度(单位：W m z)针对现有气象测站分布有 限，尤其是沿 江沿海 地 带 的测 站更 为稀 少 的现 状，为 获 取 上海 地 区高 分 辨率风能资源参数分布 的分布特征，本研究尝试将 数值模式应用到风能资源评估工作中。研究结果表 明：1)T A P M 数值模式能够较好地模拟 出上海地 区风场分布的气候 特征，对上海不 同下垫面区域 的 风速 分布 具有 较强 的模 拟 能 力，风 速 大小 对 下 垫 面 物理特征的敏感性得到了很好的表达。2)同步 气 象测 站 实 际观 测 资 料 对 风 速 模 拟 结 果的统计释用订正，进一步提高 了模式计算结果 的 准确性 和可靠 性。3)由分辨率为3 k m的上海全年平均风速和风功 率密度分布图可以全面了解上海地区风能资源分布 情况，尤其是沿海(江)地 区和近海海域 的有关信息，而这些信息用现有气象站观测资料是反映不出来的，这些结果为上海地 区风能资源分析评估及风 电场规 划选址工作提供了科学依据，也说明将数值模式模拟 结果应用到风能资源评估工作 中是可行的。本文所做工作还有需要进一步完善的地方，如 目前所用的统计释用方法还 比较简单，如果要得到 更为精 确 的结果 还 需进 一步 完 善；还 需 要 对 更 多年 份的模拟结果进行分析，以便得 到更具普遍性 的结 论 等。参 考 文 献 1 杨振斌，薛桁，王茂 新，等卫星遥感地 理信 息与数值模拟 应 用于风能资 源综合 评估 新尝试 太阳 能学报，2 0 0 3，2 4(4)：5 3 6 5 3 9 2 P e t e r J Hu r l e y，Wi l l i a m L P h y s i c k，A s h o k K L u h a r Th e A i r P o l l u t i o n Mo d e l(T AP M)Ve r s io n 2，P a r t 2：S u mma r y o f S o me 维普资讯 http:/ 1 5 8 应用气象学报 1 7卷 Ve r i f i c a t i o n S t u d ie s C SI RO At mo s p h e r i c Re s e a r c h t e c h n i c a l p a-p e r，C SI RO，No5 7，20 0 2 中国气象局国家气象中心中国内海和毗邻海域海洋气候 文 集北京：气象出版社，1 9 9 5：1 7 2 3 7 上海市地 图集 编纂委员会 上 海市地 图集 上海：上海科 学 技术出版社，1 9 9 7：4 1 谭冠 日，严济远，朱瑞兆 应用气 候 上海：上 海科学技术 出版 社。1 9 8 5：3 1 7 3 1 8 廖洞 贤论当前大气模 式存 在的若 干问题 应 用气 象学报，1 9 9 6。7(2)：2 3 8 2 4 5 刘小宁 我国 4 O年年平 均风速 的均 一性检 验应用气 象学 报，2 0 0 2，1 1(1)：2 7 3 4 Appl i c a t i o n o f H i g h Re s o l u t i o n Nu m e r i c a l M o d e l t o W i nd En e r g y Po t e n t i a l As s e s s me n t Mu Ha i z h e n Xu J i a l i a n g Ke Xi a o x i n Ta n g L i n 2 Ch e n De l i a n g 2 (S h a n g h a i Cl i ma t e C e n t e r，S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0)(E a r t h S c i e n c e s C e n t e r，Go t h e n b u r g Un i v e r s i t y，S we d en)(Na t i o n a l Cl i ma t e Cen t e r，B e ij i n g 1 0 0 0 8 1)Ab s t r a c t I n v i e w o t he s p a r s e d i s t r i b u t i o n o we a t h e r o b s e r v a t i o n s t a t i o n s p a r t i c u l a r l y i n c o a s t a l a nd r i v e r ba n k z o ne s b y n o w，t h e me t e o r o l o g i c a l c o mp o n e n t o f T A P M(T h e A i r P o l l u t i o n Mo d e 1)i s u t i l i z e d t o a s s e s s wi n d e n e r g y r e s o u r c e s，wh i c h i s a n i nc o mp r e ssi b l e，n o n h y dr o s t a t i c，p r i mi t i v e e q ua t i o n mo d e l wi t h a t e r r a i n f o l l o wi n g v e r t i c a l c o o r d i n a t e f o r t h r e e d i me n s i o n a l s i mu l a t i o n s I n t h e s i mu l a t i o n s c h e me，Xu j i a h u i s t a t i o n(3 1。1 2 N，1 2 1。2 6 E)i s s e l e c t e d a s t he c e n t e r o f t he mo d e l i ng r e g i o n，t he nu mb e r o f h o r i z o n t a l g r i d s i s 5 0 b y 5 0，t h e n umb e r o f v e r t i c a l l e v e l s i s 25Th e mo d e l n e s t s wi t h ou t e r g r i d r e s o l u t i o n o f 1 0 km a n d i nn e r g r i d r e s o l u t i o n o f 3 k m t he i n n e r r e gi o n r a ng e s f r o m 3 0。33 N t o 31。5 5 N a nd f r o m 1 2 0。43 E t o 1 2 2。1 3 Et h e a c r e a ge o f i nn e r r e g i o n i s 1 5 0 k m b y 1 5 0 k m wh i c h c o v e r s S h a n g h a i a n d p a r t s o f J i a n g s u a n d Z h e j i a n g Pr o v i n c e Th e mo d e l i s i n t e g r a t e d mo n t h l o n g f o r J a n u a r y，Ap r i l，J u l y a n d Oc t o b e r i n s e l e c t e d y e a r s，t h e i n i t i a l d a t a a n d b ou n d a r y c o n di t i o n s n e e d e d f o r d r i v i ng t h e mo d e l a r e o b t a i n e d f r o m a t t a c h e d s y n o pt i c s c a l e a n a l y s i s d a t a s e t At f i r s t t h e mod e l i n p u t p a r a me t e r s s u c h a s s u r f a c e v e g e t a t i o n t y p e，soi l mo i s t u r e a n d s e a s u r f a c e t e mpe r a t u r e a r e a l t e r e d a c c o r d i n g t o a c t u a l c o nd i t i o n s o f s e l e c t e d mo d e l i n g r e gi o n，t he n t he wi n d f i e l d d a t a i s o b t a i n e d f r o m mo d e l o ut p ut r e s ul t s，wh i c h a g r e e s we l l wi t h t h e o b s e r v a t i o n d a t a a l t h o u gh t he r e a r e s l i g ht l y d i f f e r e n c e s b e t we e n t h e m Th e c a us e s o f mo d e l r e s u l t s e r r o r a r e di s c u s s e dI n o r d e r t o mi n i mi z e t h e e r r o ru s i n g t he me t h o d o f l i n e a r r e g r e ssi o n a n d c o n s i d e r i ng i mp a c t o f c h a n g e s o f e nv i r o n m e n t a r o un d o b s e r v a t i o n s i t e o n o b s e rva t i o n d a t a q u a l i t y，t h e r e e x p l a n a t i o n o f w i n d s p e e d a n d t h e t h i r d p o w e r o f wi n d s p e e d o v e r d i f f e r e n t t y p e s o f s u r f a c e(1 a n d o r w a t e r)a r e c o n du c t e d b y ma ki n g u s e o f s y n c h r o n o u s o b s e r v a t i o n d a t a，t h e v e r i f i c a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e s e e q u a t i o n s c a n be u s e d i n o t h e r y e a r s a n d t he a p p l i c a t i o n r a n ge o f t he s e c o r r e c t i o n e q u a t i o n s i s wi d e，whi c h wi l l l e a d t o i m pr o v e me nt o f a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y o f wi n d e n e r g y a s s e s s me n t r e s ul t Fi n a l l y t h e d i s t r i bu t i o n p a t t e r n o f wi n d a n d wi n d e ne r g y d e n s i t y o f Sh a n g ha i a r e o b t a i n e d a t t h e r e so l u t i o n o f 3 km i n 20 0 2，t hi s i nf o r m a t i o n，e s pe c i a l l y f o r d e t a i l e d wi n d e n e r gy d i s t r i b u t i o n i n f o rm a t i o n o v e r c o a s t a l a nd r i v e r b a n k r e g i o n s，i s i mp o s s i bl e t o be o b t a i ne d b y a n a l y s i s o f o b s e r v a t i o n a l n e t wo r k da t a Th e r e s u l t s o f t hi s s t u d y pr o v i d e s c i e n t i f i c b a s i s f 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