東海風與浪的時空特性研究.pdf

1、目前,波浪能和海上風能開發(fā)普遍面臨的問題是缺乏實測數據資料。本文借助氣象模式、再分析資料和衛(wèi)星探測資料,選取東海地區(qū)為研究區(qū)域,進行了無實測資料情況下的波浪能和海上風能時空特性分析,為海上能源的宏微觀規(guī)劃提供參考。主要研究內容及研究成果如下:
　　 (1)用經驗正交分解方法將我國東海地區(qū)1991年到2010年20年的再分析風速場分解,分解后得到空間典型場(只與空間有關)和時間系數,第一空間典型場代表風速在研究區(qū)域內的平均場,時間

2、系數表征風速隨時間變化趨勢。結果顯示風速等值線形狀與海岸線形狀相似,且在海岸線附近風速迅速增加;研究區(qū)域風速在過去20年里有增長的趨勢,風速呈現以一年為周期的波動;空間典型場和我國第四次風能資源詳查的風速空間分布狀況一致,證實了經驗正交方法用于東海風能資源宏觀規(guī)劃的可行性。
　　 (2)采用四層嵌套網格WRF模式模擬如東近海區(qū)域風場,模擬時段為2005年5月1日0時到5月10日8時。分析模式第四層輸出數據與測風塔資料,WRF模式

3、模擬風速與實測風速的相關性接近0.8,模擬風向能反映模擬時段內的主風向,平均風速和平均風功率密度接近實測數據。對比模式第二層輸出數據與ECMWF再分析風場,WRF模擬風場的空間分布和風向與再分析風場有強一致性,同時驗證了ECMWF再分析資料對于我國東海地區(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風塔不同高度處的年風頻分布。誤差分析顯示,最大熵分布較威布爾分布有明顯優(yōu)勢,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;四參數最大熵分布與五參數最大熵分布之間在高處的差異小于在低處的差異。風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模式提前一天預報全球尺度波浪場,并運用模式嵌套及海氣模式單向耦合預報海洋尺度波浪場。WAVEWATCHⅢ模式能很好的預報全球波高分布及海浪傳播、成長情況,但有