東海風(fēng)與浪的時(shí)空特性研究.pdf

1、目前,波浪能和海上風(fēng)能開(kāi)發(fā)普遍面臨的問(wèn)題是缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料。本文借助氣象模式、再分析資料和衛(wèi)星探測(cè)資料,選取東海地區(qū)為研究區(qū)域,進(jìn)行了無(wú)實(shí)測(cè)資料情況下的波浪能和海上風(fēng)能時(shí)空特性分析,為海上能源的宏微觀規(guī)劃提供參考。主要研究?jī)?nèi)容及研究成果如下:
　　 (1)用經(jīng)驗(yàn)正交分解方法將我國(guó)東海地區(qū)1991年到2010年20年的再分析風(fēng)速場(chǎng)分解,分解后得到空間典型場(chǎng)(只與空間有關(guān))和時(shí)間系數(shù),第一空間典型場(chǎng)代表風(fēng)速在研究區(qū)域內(nèi)的平均場(chǎng),時(shí)間

2、系數(shù)表征風(fēng)速隨時(shí)間變化趨勢(shì)。結(jié)果顯示風(fēng)速等值線(xiàn)形狀與海岸線(xiàn)形狀相似,且在海岸線(xiàn)附近風(fēng)速迅速增加;研究區(qū)域風(fēng)速在過(guò)去20年里有增長(zhǎng)的趨勢(shì),風(fēng)速呈現(xiàn)以一年為周期的波動(dòng);空間典型場(chǎng)和我國(guó)第四次風(fēng)能資源詳查的風(fēng)速空間分布狀況一致,證實(shí)了經(jīng)驗(yàn)正交方法用于東海風(fēng)能資源宏觀規(guī)劃的可行性。
　　 (2)采用四層嵌套網(wǎng)格WRF模式模擬如東近海區(qū)域風(fēng)場(chǎng),模擬時(shí)段為2005年5月1日0時(shí)到5月10日8時(shí)。分析模式第四層輸出數(shù)據(jù)與測(cè)風(fēng)塔資料,WRF模式

3、模擬風(fēng)速與實(shí)測(cè)風(fēng)速的相關(guān)性接近0.8,模擬風(fēng)向能反映模擬時(shí)段內(nèi)的主風(fēng)向,平均風(fēng)速和平均風(fēng)功率密度接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)比模式第二層輸出數(shù)據(jù)與ECMWF再分析風(fēng)場(chǎng),WRF模擬風(fēng)場(chǎng)的空間分布和風(fēng)向與再分析風(fēng)場(chǎng)有強(qiáng)一致性,同時(shí)驗(yàn)證了ECMWF再分析資料對(duì)于我國(guó)東海地區(qū)有較好的適用性。
　　 (3)用最大熵原理和威布爾分布分別擬合東海近海測(cè)風(fēng)塔不同高度處的年風(fēng)頻分布。誤差分析顯示,最大熵分布較威布爾分布有明顯優(yōu)勢(shì),且隨著高度的增加,威布爾分布

4、誤差與最大熵分布誤差之間的差值有隨高度增加增大的趨勢(shì);四參數(shù)最大熵分布與五參數(shù)最大熵分布之間在高處的差異小于在低處的差異。風(fēng)速分布隨高度增加更加符合最大熵原理所揭示的信息系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)律:事物在不受外力約束的條件下,總是向著最混亂的方向發(fā)展。
　　 (4)用WAVEWATCHⅢ模式提前一天預(yù)報(bào)全球尺度波浪場(chǎng),并運(yùn)用模式嵌套及海氣模式單向耦合預(yù)報(bào)海洋尺度波浪場(chǎng)。WAVEWATCHⅢ模式能很好的預(yù)報(bào)全球波高分布及海浪傳播、成長(zhǎng)情況,但有