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期刊信息/Journal information
高原气象
高原气象

吕世华

双月刊

1000-0534

gybjb@lzb.ac.cn gyqx@lzb.ac.cn

0931-4967002

730000

甘肃省兰州市东岗西路322号

高原气象/Journal Plateau MeteorologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是全国性大气科学学术期刊之一， 努力反映高原气象学及其相关学科领域具有创造性和高水平的新成果， 新观点、 新动向。推动高原气象学及相关学科的发展， 促进国内外学术交流， 传播高原气象学和全球气候变化相关的科学知识， 为国民经济发展和西部大开发战略服务。重点报导青藏高原以其强烈的隆升， 独特的自然环境、 丰富的自然资源和对周边地区气候与环境的深刻影响， 及邻近地区的天气气候及大气物理、 化学等的观测事实， 大气环流理论， 预报预测方法， 高原大地形的动力和热力影响等， 也报导相关学科的研究成果， 本刊设学术论文、 短论、 研究简报、 学术讨论、 经验交流和综合评述等栏目。
正式出版
收录年代

    光伏系统气候效应及影响机理研究进展

    蒋俊霞高晓清
    953-962页
    查看更多>>摘要：由于全球环境危机、能源危机及应对气候变化的迫切需要,各国政府加大对可再生能源的应用.光伏技术的进步和政府政策的支持促进了光伏产业前所未有的发展.光伏电站的大规模建设显著改变了土地利用和土地覆盖状况,引起陆地表面特征的变化,导致陆气之间能量收支和分配发生变化,进而对局地气候系统产生反馈,因此很多学者对光伏电站环境气候影响开展了相关研究.本文综合该领域国内外的研究进展,系统总结了光伏气候效应的研究方法、结论及其可能的影响机理.现有研究主要基于荒漠地区大规模光伏电站和城市地区的光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic,BIPV).在荒漠地区,由于其反照率本身较高,光伏电站导致局地区域温度上升,产生"光伏热岛"效应;而在城市地区,光伏面板不仅可以降低建筑物能耗,还可以有效减缓"城市热岛"效应.

    光伏电站下垫面能量收支气候效应影响机制

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    1961-2020年青藏高原地表风速变化及动力降尺度模拟评估

    吴佳吴婕闫宇平
    963-976页
    查看更多>>摘要：本研究首先基于1961-2020年观测和再分析的5种风速资料,分析了近60年来青藏高原地区地表风速变化特征.随后,使用区域气候模式动力降尺度的5个模拟结果及其集合平均,检验评估了其对1986-2005年青藏高原地表风速的模拟能力.基于多源数据的分析结果表明,1961-2002年青藏高原地区的季节和年平均地表风速为下降趋势,但数值上存在差异,CN05.1和NCEP-1的风速在2002-2020年表现为增大.无风(0.0～0.2 m·s-1)的概率变化较小,在1961-2002年和2002-2020年以微弱的减少趋势为主,软风(0.3～1.5 m·s-1)和轻风(1.6～3.3 m·s-1)在1961-2002年增加,2002-2020年减少,微风(3.4～5.4m·s-1)与和风(5.5～7.9m·s-1)则基本表现出与平均风速类似的变化特征,大风(≥8m·s-1)在1961-2002年和2002-2020年均以减小趋势为主.总体来说,CN05.1表现出与适用性较好的JRA-55再分析数据相一致的特征,并且和站点资料更为吻合,表明该格点化风速观测数据在高原地区具有良好的适用性.动力降尺度的评估结果发现,所有模拟结果均可以合理地再现出CN05.1中地表风速在不同季节的空间分布,并且可以很好地模拟出不同地形区的风速差异,但仍存在对高原西北部风速模拟偏小,以及其他区域模拟偏大的误差.模式对高原地表风速年内变化的模拟也存在不足,模拟的变化趋势值普遍偏小.同时,集合平均的相对均方根误差最小,总体较单个模拟结果稳定.

    青藏高原风速变化动力降尺度评估

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    戈壁光伏电站气象要素特征

    赵延岩应江李振朝高晓清...
    977-987页
    查看更多>>摘要：在能源发展低碳化的背景下,光伏产业发展迅速.西北戈壁是我国建设光伏电站的主要区域,为了更好地理解戈壁光伏电站对局地气候和环境的影响,本文利用2019年12月、2020年4月、7月和10月新疆五家渠戈壁光伏电站与参考站点的观测资料,对比分析了光伏电站与参考站点的气象要素特征及差异.结果表明:光伏电站与参考站气温表现出明显的昼夜差异和季节差异,夜间各个季节光伏电站2m高度气温都低于参考点,随着高度增加,夜间冷却效应减弱.白天春、夏、秋季光伏电站内2m高度气温高于参考站点,而冬季低于参考站点.随高度增加,光伏电站在春、夏季白天的升温效应减弱,秋、冬季升温效应增强;由于光伏面板比土壤比热容低,白天光伏面板温度高于参考站地表温度,温差随太阳辐射增强而增大;由于光伏阵列对风的阻挡作用,光伏电站内相比参考站风向单一、风速更低.随着高度增加,光伏阵列对风场的影响减小.

    戈壁光伏电站温度风场

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    戈壁光伏电站下垫面陆面参数特征

    赵延岩应江李振朝高晓清...
    988-995页
    查看更多>>摘要：光伏电站的建设和运行改变了原本自然下垫面的表面特征,这可能会引起地表反照率、地表粗糙度等陆面过程因子的变化,影响下垫面物质交换与能量分配特征.为了研究戈壁光伏电站的建设对下垫面陆面参数的影响,完善陆面过程模式,本文利用新疆五家渠戈壁光伏电站与参考站点的观测资料,研究了光伏电站下垫面的陆面参数特征,结果显示:利用2020年7-10月观测数据,得到光伏电站内的空气动力学粗糙度平均值为0.12 m,远大于自然戈壁下垫面的粗糙度.光伏电站内白天摩擦速度和动量通量大于参考站点,在日变化中的最大值分别增大18.8％和38.5％.光伏电站内垂直湍流混合作用得到增强,相比参考站点增加22.2％,而横向和纵向的湍流强度分别减弱11.8％和2.9％;利用2020年10月土壤数据,得到光伏电站内5～20 cm深度的平均土壤热传导率为0.33 W·(m·K)-1.

    光伏电站戈壁陆面参数

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    湖泊光伏电站蒸发量变化特征及模型评估的对比研究

    叶天歌高晓清
    996-1005页
    查看更多>>摘要：作为地表水文循环以及能量分配的重要组成部分,湖泊蒸发有着重要的现实意义.湖泊光伏电站作为一种新的发电形式,把太阳能转变为电能的过程中改变了能量分配,从而也改变了湖面蒸发.本文利用江苏省扬中市营房村2020年10月至2021年1月渔光互补光伏电站内外观测数据,分析了其蒸发量的变化特征,并对主要蒸发模型进行了评估.结果表明:受到光伏电站遮挡效应的影响,站内的蒸发量小于站外,蒸发量减少了44.9％,秋季蒸发明显大于冬季,白天蒸发远大于夜间;文中评估了3种蒸发模型,其中以质量传输模型模拟效果最好.相关分析表明,湖泊光伏电站日蒸发量与水汽压差、湖气温差和净辐射通量呈显著相关;逐小时蒸发量可以近似为净辐射、10 m风速、相对湿度和湖水温度的线性回归值,线性模型表达为:y=0.08+0.0003Rn+0.0754u10-0.0035RH+0.0165Ts.

    蒸发量湖泊光伏电站涡度相关法模型评估

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    湖泊光伏电站湍流特征及稳定度的对比分析

    叶天歌高晓清李振朝
    1006-1016页
    查看更多>>摘要：随着光伏电站的大规模建设,近地层的物理特性会随之改变,湍流活动作为地气之间相互作用的主要方式同样受到了其影响.湖泊光伏电站作为一种新的太阳能发电形式,在能源应用方面起到了至关重要的作用.为了了解湖泊光伏电站局地湍流的变化特征,利用2021年7月至2021年11月江苏省扬中市丰裕镇营房村湖泊光伏电站的观测数据,研究了其湍流特征及稳定度的变化规律,研究表明:光伏电站的架设增强了湍流强度,对于局地气流存在一定影响,并且表现为Iv>Iu>Iw.同时,光伏电站促进了湍流动能和摩擦速度的增强,对于局地动量和热量的输送显著增加,动量输送系数CD=13.36×10-3,感热输送系数CH=6.01×10-3.光伏电站上的近地层大气在白天不稳定性增强,而在夜间稳定性增强,对稳定度进行分类后发现,光伏电站上的近地层大气主要集中于中性和近中性层结,占比达75.11％.

    光伏电站湍流总体输送系数稳定度

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    不同下垫面下风电场对夏季气候的影响

    艾泽常蕊陈正洪高梓淇...
    1017-1029页
    查看更多>>摘要：随着风力发电的快速发展,集中式风电场建设运行对气候环境产生的影响受到了广泛的关注.为了研究局地气候对不同下垫面条件下风电场运行的响应特征,以青海湖西南部的乌兰茶卡至共和沙珠玉乡为中心,使用中尺度气象数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)及Fitch风机模型分别在平坦峡谷、高海拔山地和水体下垫面条件下,开展风电场运行的气候效应敏感性数值试验,结果表明:在同等装机的理想情景下,3种下垫面风电场内近地层平均风速均呈现减弱特征,且夜间风速衰减的幅度及范围强于白天,垂直方向上的风速衰减可达600 m;平坦峡谷和水体下垫面风电场内2 m气温以降低为主,可能与该区域负的温度梯度及水体表面蒸发增强有关,且夜间降温更显著,而高海拔地区的气温变化较弱;风电场内2m湿度变化不明显,总体以弱降低为主,其中水体风电场内夜间湿度减小更明显;同时,风机扰动运行使得边界层高度显著增加.可见,不同下垫面条件下风电场运行的气候响应特征不同,这主要与不同下垫面条件下的差异化气候背景有关,也受风机空间排布特征的影响.研究成果可为气候友好型风电场布局规划提供一定支撑.

    下垫面风电场气候响应数值模拟气候友好

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    基于FY-4A地面辐射产品的太阳能资源短临预报方法研究

    叶冬梁进秋申彦波王传辉...
    1030-1040页
    查看更多>>摘要：利用FY-4A的地面入射辐射数据和地面气象站的辐射数据,采用基于均生函数的短临预报方法获得预报辐射,并对其进行滚动订正.以山西太原站为例,对2019年进行试验,结果表明:新一代静止气象卫星FY-4A提供的高时空分辨率辐射相关产品可以为短临预报提供比较可靠的初始数据.基于卫星辐射产品的短临预报能抓住天气变化带来的影响,经过订正的短临预报辐射能得到有效改进.晴天情况下,短临预报总辐射从订正前的最大偏差120 W·m-2左右改进到订正后的40 W·m-2左右.多云天情况下,平均绝对误差下降到14 W·m-2.阴天情况下,平均绝对误差下降到56 W·m-2.从不考虑时间变化的16个预报时间步长的综合统计分析看,订正后的短临预报总辐射和观测总辐射在每个预报时间步长都吻合得非常好,相对误差从44.7％～66.4％下降到21.3％～54.3％,均方根误差从166.4～198.8 W·m-2下降到132.2～189.9 W·m-2;从整点预报时刻的全年综合统计分析看,订正后的相关系数总体比订正前提高,从0.77～0.84提高到0.79～0.88,仅在15:00(北京时)略有下降,均方根误差从162.7～197.1 W·m-2下降到129.3～180.9 W·m-2,平均相对误差从46.0％～76.8％下降到24.0％～46.5％;本方法可做全圆盘任意时刻的短临预报.

    FY-4A辐射短临预报订正

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    FY-4A地面太阳辐射产品在贵州高原山区的适用性研究

    丁立国申彦波马勋丹朱军...
    1041-1050页
    查看更多>>摘要：利用贵州高原山区7个辐射站数据,对FY-4A地面太阳辐射产品(以下简称FY-4A-GSRP)数据质量进行检验分析,再进一步订正反演总辐射数据.结果表明:FY-4A-GSRP与地面观测总辐射均呈现中午高早晚低、夏春高冬秋低的变化特征,两者相关性显著,但FY-4A-GSRP总辐射曝辐量数值总体偏高,相对误差随地面观测总辐射曝辐量的升高而减小,早晚误差大,中午误差小;通过比对检验分析,总辐射数值越高,相对误差水平越低,但总辐射曝辐量数值的大小对两者的相关性影响不大;采用一元线性回归模型对FY-4A-GSRP进行订正,小时尺度和日尺度订正结果都能较好地降低相对误差水平,但订正结果存在过订正问题,如何选择合适的订正模型提高FY-4A-GSRP精度将是今后产品订正研究的重点内容.

    太阳辐射FY-4A-GSRP相对误差比对分析订正

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    FY-4A SSI产品在辐射观测稀疏位置的偏差订正方案

    徐丽娜申彦波李忠叶虎...
    1051-1061页
    查看更多>>摘要：为了有效解决光伏发电气象预报服务中光伏电站太阳辐射观测资料短缺问题,本文利用内蒙古中西部地区地面辐射观测站以及FY-4A SSI产品,结合太阳辐射的时空变化特征,基于PDF方法,尝试开展地面辐射观测稀疏位置的FY-4A地表入射太阳辐射偏差订正方法研究.利用光伏电站逐时辐射资料对订正效果进行检验,结果表明:(1)利用地面辐射观测订正有效区域内的FY-4A SSI产品是可行的,订正后三家光伏电站的相关系数、平均偏差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差均有不同程度的改善,平均偏差、平均绝对百分比误差的改善效果尤为明显;(2)PDF方法可以较好地弥补FY-4A对"低值辐射高估、高值辐射低估"问题,对降水、阴天气象条件下的FY-4A总辐照度具有较强的订正能力;(3)PDF方法对各季FY-4A总辐照度均有所改善,尤其在春、夏、秋季三季订正效果最为明显.

    FY-4A太阳辐射光伏电站订正PDF方法

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