1960年至2004年南京市风速变化及其成因研究

1960年至2004年南京市风速变化及其成因研究
作者：耿孝勇曹广超
来源：《科技资讯》2013年第14期
摘要：利用南京、高淳、江宁、江浦、六合、溧水六个地面站1960年至2004年逐日平均风速数据资料，分析了南京市平均风速的时空变化特征及其可能原因。

其结果表明：近45年来南京市年平均风速为2.61 m/s，最大平均风速出现在3月，为3.08 m/s，十月的平均风速最小，为2.45 m/s。

一年四季中，春季的平均风速最大，为2.93 m/s，秋季平均风速最小，为2.50 m/s，呈现出“春季大，秋季小”的季节分布类型。

近45年间各季节与年平均风速的年代际变化趋势基本一致，都呈现出波动性变化及总体减弱的趋势。

在空间上，南京市平均风速呈现出“南大北小”的地理分布格局。

风速的变化，主要是由于全球气候变暖下中国乃至亚洲大气环流的变化而引起的局地环流的变化。

此外，强冷空气南下次数和强度的减小、台风的减少、观测环境的影响、仪器性能的差异以及统计时次的变更等也是引起南京市风速变化的原因。

关键词：平均风速平均温度变化特征南京
中图分类号：P444 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0122-04
据2007年IPCC第四次评估报告显示，近百年来全球平均地面气温增暖了0.74 ℃[1]，随着全球气温变暖，全球的风速也随之变化。

研究表明[2]，从全球范围来看，位于中纬度的中国、欧洲、北美和澳洲在过去的30-50年间表现出-0.004～-0.017 m/s·a的风速递减率，高纬度地区（如>65°的南极洲）则表现出相反的趋势，风速的年平均递增率约为0.005 m/s·a，近47年来全国年平均风速经历了明显的减弱趋势，每10年的减小速率约为0.11 m/s[3]。

Xu等[4]利用305个国家基准气候站和基本气象站的地面资料，分析了1969年至2000年全国的风速变化，认为中国年平均风速下降了28%，日平均风速大于5 m/s的日数下降了58%。

南京市地处长江下游，属于亚热带季风气候，四季分明，冬季受欧亚大陆气团影响较深，天气晴朗、寒冷、干燥，夏季受欧亚大陆低压区影响，天气炎热，与武汉、重庆并称“三大火炉”。

目前，已有学者对南京市的气候变化进行研究[5，6]，但大多针对其温度、降水、相对湿度等变化，对风速变化的分析较少。

对南京风速变化的研究，不仅可以为南京风能的开发提供科学依据，还可以为长江中下游地区气候变化的研究提供参考。

本文将利用南京市六个测站1960年至2004年的逐日风速观测资料分析南京市近45年来的风气候变化特征，为南京市开展气候变化的监测、诊断、评估、预估以及影响对策提供参考和科学依据。

1 数据与方法
本文数据资料来自于江苏省气象局提供的1960年至2004年南京（58238）、高淳（58339）、江宁（58333）、江浦（58237）、六合（58325）、溧水（58340）六个地面站逐日平均风速和平均气温观测资料，数据资料完整且通过极值检查得到了初步的质量控制。

图1给出了六个测站具体的分布位置，表1给出了各个测站的基本情况。

将六个测站45年观测数据进行每年逐月的算术平均，得到南京市1960年至2004年各月的平均风速，再根据3～5月为春季、6～8月为夏季、9～11月为秋季、12月至次年2月是冬季的季节划分，整理出南京市逐年春、夏、秋、冬四季的平均风速。

分析要素时间序列时，采用了一元线性回归分析方法，根据已经计算出的每年逐月平均风速，计算每年四季及各年的平均风速，再得到其1960年至2004年间各个月份、各季及全年的一元线性回归方程。

在分析风速与温度变化的关系时，利用各年平均风速与平均温度的对比关系，得出相应的结论。

2 结果分析
2.1 平均风速年内变化特点
2.2 平均风速的年际变化趋势
3 风速变化的原因分析
3.1 气候因素
3.1.1 温度变化的影响
风速的减小可以从气候变暖得到解释，因为风是各个气团之间存在温差，从而出现气压梯度而造成的气体流动。

根据研究：中国的气温在1951年至1990年间的平均温度升高了
0.3 ℃[8]，与北半球的变化大致相似[9]，1957年至2000年的40年间，南京市的年平均气温升高了约0.66 ℃[5]。

由于海陆升温速度不同，亚洲大陆与太平洋之间的海陆温差不断缩小，作为连锁反应，两者之间的气压差也一降再降，空气流动遭遇动力不足，从而南京市夏季风速也就随之降低[10]。

由于气候变暖，并且高纬度冬季夜间的增温显著，这就造成了高、低纬之间的温差减小，温差的大小决定冷暖空气交换的剧烈程度，所以高纬和低纬的经向环流减弱[11]，从而导致南京市的冬春季节风速减弱。

全球气候变暖下中国乃至亚洲大气环流的变化而引起了长江中下游地区局地环流的变化。

近45年间平均风速与平均气温在0.05水平（双侧）显著存在的反相关关系（图5），随着平均气温的波动性降低和增高，平均风速呈现出波动性的增大和减小。

3.1.2 极端天气的影响
3.2 非气候因素
李艳等[14]指出由于城市化、植树造林、农田开垦等下垫面人为改变的作用能够使近地层风速减弱，其减弱幅度与大气环流的作用相当。

Jiang等[15]研究认为城市化发展、测站迁址及测风仪器的变更都会对中国年平均风速的长期变化产生一定影响。

20世纪80年代开始中国经济快速发展，随着经济建设的发展，南京城市规模也在迅速扩大，楼群发展很快，大量楼群的增加使得风速记录值逐渐减小。

气象台站所在城市的快速发展在分析平均风速长期变化中起到怎样的作用，目前仍缺乏较全面的研究，但城市化使气象台站平均风速减小的确是一个不可忽略的原因[14]。

南京市各测站相继于60年代末至70年代用EL型电接风向风速计取代维尔达风压板，研究发现[16]，维尔达测风仪有一个重要的误差特征，即风速小时其观测值偏小，风速大时其观测值也偏大，这是南京市70年代风速偏大的可能原因之一。

此外，一种仪器的统计时次不同，其风速大小也会有区别，分别按3次和4次对风速进行统计试验，3次统计比4次统计的均值大0.18 m/s，偏大9.9%[16]，其绝对偏差和相对偏差的大小，与平均风速的大小有关。

4 结论
对南京地区近地层平均风速变化的研究，能够加深理解全球气候变暖的大气背景下中国气候的局地响应特点。

本文对南京市近45年来平均风速的时空变化特征及其可能原因进行了分析研究，所得结论如下。

参考文献
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