第４ｌ卷第４期 ２０１７年８月 贵州气象 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．４ Ａｕｇ，２０１７ 文章编号：１００３—６５９８（２０１７）０４—０００１—０８ 四川省风能资源时间及空间变化特征分析 何东坡，齐大鹏，万（贵州省气象台，贵州超，韩晓令 ５５０００２） 贵阳摘 要：该文利用四川省１９６１—２０１４年逐日的平均风速，采用一元线性方程、５ ａ滑动平均、Ｍ—Ｋ突变检验、ＥＯＦ正交 函数分解等方法，研究了四川省以及各个分区年平均风速时间和空间分布特征，得到以下结论：①四川省年平均风速每１０ ａ 减少为０．０４６ ｍ／ｓ，且４个分区的年平均风速均呈递减的变化趋势，其中川北地区递减幅度最大，同时得出年平均风速存在 ９～１３ ａ小尺度、８～１８ ａ中尺度的周期变化规律。②１９９０年为年平均风速年际突变年。③四川省年平均风速空间分布类型呈 东一西型、东北一西南型空间分布特征。该文的研究为四川省风能资源的利用以及对大风造成的灾害防御工作的开展提供 一定的指导意义。 关键词：平均风速；小波变换；ＥＯＦ正交函数分解；空间 中图分类号：Ｘ３８２文献标识码：Ａ Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ＨＥ Ｄｏｎｇｐｏ，Ｑ１ Ｄａｐｅｎｇ，ＷＡＮ Ｃｈａｏ，ＨＡＮ Ｘｉａｏｌｉｎｇ （Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｋｉｎｇ ｕｓｅ Ｓｉｅｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ １９６１—＿２０１４ ｄａｉｌｙ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｄａｔａ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａ— ｔｉｏｎ，５一ｙｅａｒ ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ，ＭＫ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ＥＯＦ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖ— ｉｎｃｅ’ｓ ｅａｃｈ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ，ｍａｘｉｍｕｍ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ：①ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｅａｃｈ １０Ａ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ０．０４６ｍ／ｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｆｏｕｒ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ ａｌｌ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｅｃｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｄｅ－ ｃｌｉｎｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｉｎ Ｎｏｒｔｈ Ｓｉｃｈｕａｎ ａｒｅａ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ９～１ ３ ｙｅａｒｓ，８ ～１ ８ ｙｅａｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ ｓｃａｌｅ ｃｙｃｌｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ．＠ａｎｎｕａｌ ｍｅａｎ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｎ １９９０．＠ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｅａｓｔ Ｗｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｖｅｒａｇｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ；ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＥＯＦ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｓｐａｃｅ １ 引言 大风天气给人们带来了经济和人员损失…，但 同时，风能也是一种可以再生的资源 续发展的有效途径 ，合理地对 因子，目前有关我国风速变化的研究受到了普遍的 关注 ｊ。目前国内有很多学者对不同区域内的风 能进行了一系列的研究，０５＝ｆ：章等 对贵州省风能 资料进行了普查和资源评价。李德友等 利用四 川茂县地区平均风速资料，研究了四川省茂县风速 的季节变化，研究得出，茂县年平均风速具有显著 风能进行开发和使用是解决资源短缺，并实现可持 。风速作为一个重要的气象 收稿日期：２０１７—０２—１８ 第一作者简介：何东坡（１９９０一），男，助工，主要从事气候预测与数据挖掘研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：１０６２４４９４８２＠ｑｑ．ａｏｍ。 ・１・ ２０１７年８月 贵州气象 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ４１卷第４期 的季节性差异。莫芳等¨叫利用四川省梁山州观测 站风速资料，对风速年际、月等变化趋势进行了分 析。李艳等 使用我国常规风速实测数据，采用了 线性拟合、趋势分析等方法，对我国年平均风速变 化规律进行了研究，得出了近４０ ａ来我国年平均风 速呈逐年减弱的变化趋势。王婷等 利用风能资 源数值评估系统，并对其参数方案进行改进，对广 东省风能资源变化趋势进行了研究，结果得出，风 能主要出现在大风速过程中，且冬季风能资源高于 夏季资源。张素云等¨ 发现，河北省地面平均风速 在４个季节里均呈递减的变化趋势。田莉等¨ 研 究表明，西北地区风速存在显著性的地域差异性， 北部地区风速较大，南部地区风速相对较小，且在 中蒙边境的风速达到最大。任国玉等¨ 利用我国 探空测站实测逐日平均风速资料，分析研究了我国 平均风速季节差异性，研究表明，我国平均风速存 在显著性的季节性差异。龚强等 利用辽宁省气 象观测站实测的风速资料以及太阳能源数据，对辽 宁省风能、太阳能的时间和空间变化规律进行了分 析，结果表明，辽宁东部以及西部海拔较高的地区 风能较为丰富。谢今范等¨ 研究发现，东北地区大 风区域主要分布在平原以及高海拔的地区，并使用 中尺度模式模拟了风速的气候特征。可见前人对 风能进行了大量的研究，风能的时间变化和空间分 布因地形的千奇百变而随之变化，这也是研究的困 难之一。 四川省位于我国西南地区，处于长江上游，地 形地貌及气候特征区域差异性较为显著，气象灾害 种类较多，出现较为频繁。本文研究了四川省风能 时间和空间两个尺度上的气候变化特征，寻找其规 律。研究结果能够通过平均风速的时间和空间的 分布特征对四川省风能资源进行很好的利用，同时 对因大风造成的灾害防御工作的开展也提供一定 的指导意义。 ２资料与方法 ２．１ 资料 本文使用四川省１９６１＿２Ｏｌ４年２９个测站逐日 平均风速观测资料，对四川省风能时间和空间变化 规律进行分析研究，资料来源于国家气候中心编制 的气候统计资料。在对风速季节变化特征研究时， 季节划分范围为：春季（３＿５月）、夏季（６—８月）、 秋季（９—１１月）、冬季（１２月一次年２月）。 ２．２研究方法 采用一元线性方程、５ ａ滑动平均、Ｍ—Ｋ突变 ．２・ 年检验、ＥＯＦ正交函数分解等方法。 ２．２．１ 小波变换小波变换是一种时域、频域解析 的方法¨ ，它既可以了解到四川省风速时间序列在 不同时间下的频域下的变化特征，又能够了解到风 速时间序列在不同频域下的不同时域分布特征。 它能够很好的解析出气候在时间序列中的一系列 变化特征，并能够对风速气候未来发展趋势进行定 性的评估。 ２．２．２ Ｍ—Ｋ突变检验 Ｍ—Ｋ突变检验方法是 一种非参数统计检验方法，样本不需要遵循某一 特定的分布 ，其仅用于检测序列的变化趋势。 在对四川省风速突变的研究中，本文取显著性水 平 ＝０．０１，则临界值曲线为Ｕｏ。，＝４－２．５８。计 算出ｕＦ风速顺序以及ＵＢ逆序统计曲线，根据ｕＦ 风速顺序统计曲线的正负来判断风速变化的趋 势，若ＵＦ风速顺序统计曲线在某一个时间段内小 于０，说明在该时间期内风速呈递减的发展趋势； 大于０则相反；当ｕＦ风速顺序统计曲线从某一时 刻超出了置信检验曲线时，风速从该时刻起呈显 著性递增或递减发展趋势。如果ＵＦ顺序统计曲 线和ＵＢ逆序统计曲线出现了交点，且该交点位于 置信检验曲线内，则说明了该交点为四川省风速 变化的一个突变年。 ２．２．３ ＥＯＦ正交函数分解 ＥＯＦ经验验证正交分 解是一种很好的对气象要素场进行空间分解的方 法，它的原理是把包含Ｐ个空间点（变量）的场随时 间变化进行分解。ＥＯＦ方法分解出的特征向量正 好能够反映出气象场的变化的空间结构。 ３ 年平均风速时间变化特征分析 ３．１ 年平均风速年际变化规律 年平均风速为四川省２９个站点逐年平均风的 平均值，四川省年平均风速为１．４９ ｍ／ｓ，最大风速 为１．７３ ｍ／ｓ（１９７４年）；最小风速为１．２０ ｍ／ｓ （２０００年）。四川省年平均风速波动幅度较大（图 １），图中明显可以看出年平均风速变化趋势存在２ 个波峰，第１峰值出现在１９７３年，年平均风速为 １．７３ ｍ／ｓ，第２峰值出现在２００６年，年平均风速为 １．５２ ｍ／ｓ。从一元线性回归方程可以看出，四川省 年平均风速在波动中呈逐年递减的变化趋势，求 出的年平均风速气候倾向率约为一０．０４６（ｍ／ｓ）／ １０ ａ，表明了四川省年平均风速每１０ ａ减少为 ０．０４６ ｍ／ｓ左右。此外，在１９７０－－１９９０年期间四 川省年平均风速较大，在１９９５－－２００５年期间年平 均风速较小。 何东坡，等：四川省风能资源时间及空叫变化特 分析 一一｛三＼ 匿 ｌ …．， 。…．，、ｌ 元线性回归方程可以看ｔｔ，ＪＩＩ东地 年平均ＪＸｌ速 ｌ＿ 一 年平均风速 晕 一 圆； ：： ｌ在波动巾呈逐年递减的变化趋势，求 的年平均风 速气候倾向率约为一０．Ｏ１８（ｍ／ｓ）／１０ ａ（图２ａ）。 丑ｌ ｔ；～～ （１，）川Ｉ两地区年平均风速为１．７２ ｍ／ｓ，最大风速为 ６ ５ ４ ３ ２ ● 一芒ＩＪ）／制≤ ＝ ２．１６ ｎＬ／ｓ，最小风速为１．２８ ＩＩＩ／Ｓ，南同归方程得，川 赌 中凸 ｊ ＩＪ Ｃ ～ 嚣 口 … 两地区年平均ＪｘＩ速在波动巾呈逐年递减的变化趋 Ｊ ｉ ｌＬ日 ， 一 ． ｌ 势，年平均风速气候倾向率约为一０．０６９（ｍ／ｓ）／１０ ａ，其递减的速度要高于川东地 （ ２ｂ） 川南地 区年平均风速为１．５３ ｎＷｓ，最大风速为１．９３ ｍ／ｓ，最 ｄ，ＪｘＬ速为１．２４ ｍ／ｓ，回归方程可知，川南地区年平均 Ｉ ｌ ｌｌ９６５】９ ７（）ｌ９ ７５ ｌ９８０ ｌ９８５ ｌ９９０ ｌ９９５ ２【】Ｏ０ ２００５ ２《）ｌ（） 风速在波动 呈逐年递减的变化趋势，年平均风速 时问／ａ 气候倾向率约为一０．０７３（ｎｌ／ｓ）／１０ ａ，递减的速度要 高于ＪＩＩ尔、阿２个地区（ ２ｃ・）。ＪＩ Ｊ北地区年平均风 速为１．６９ ｍ／ｓ，最大风速为２．１５ Ｉｌｌ／Ｓ，最，Ｊ、风速为 １．２８ ｎｖ＇ｓ， 归方程看出，ＪＩＩ北地ＩＸ年平均风速在波 动中呈逐年递减的变化趋势，年平均风速气候倾向 率约为一０．０９６（ｎｌ／Ｓ）／１０ ａ，可 川Ｉ北平均风速递减 最大（ ２ｄ）． １ １９６１—２０１４年 ＪＩ Ｊ省 平均 速变化 趋势及线性 Ｉ 纳果 Ｆｉｇ １．Ｔｈｅ ｌｒｅｎ（１ ０ｆ １ａｌｌｎｕａｌ ｎｉｔ ｔｉｌｌ ｗＩｌ１ｌｌ ｓｐｅｅ＜ｌ ｖａｒｉａｔｉｏｌ１ ａｌｌｄ ＩｉＩｌｅａｌ’ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎ￣・Ｐ ｉｌｌ Ｉ９６Ｉ一２０Ｉ４ ｆ｛１｝鍪１ ２分析得出：川Ｉ东地Ｉ 年平均』ｘＬ速为１．３４ ｍ／ｓ，最大』ｘｌ速为１．５ ｍ／ｓ，最小风速为１．１４ ｌｉｌｙ／Ｓ，从 ａ 一一一一Ｖ＝一０．Ｏ０１ ８ Ｘｘ＋４．９４３ ０ —ｈ ｌ一一一一ｖ＝一０．００６ ９ Ｘ ＋１５．５００ ４ ０一年 均风速 Ｉ一。一年平均风速 ～ 一一 …。 墼 一 ［！ｌ ｌ ｔ／￣ ｌｆ Ｂ＾－＂Ｉ ￣Ｉ 一－一 一 Ｉ’’—— ’幽… Ⅲ ｃ 鞑：二 ：诤 ｆ ● ｌ９７０ １９８０ １９９０ ２０００ ２０ｌ０ １９７（） １９８０ ｌ９９０ ２０（】ｆ】 ２０１０ Ｈ，ｔｌ词／ａ ２ 时间／ａ ｆ１ 一－一ｙ＝－－ｌＪ．ｕＩＪ ０×Ｘ＋ＺＵ，）／ｊ ２ ０－一年平均Ｊｘｌ逃 ，Ｉｎ ｎ ＼量１ 到 区１ —－Ｉ、＿ 一、田曰 １ 般 啕、； 麓 １ 、， ‘开 ｃ １ ｌ９７０ １９８０ １９９０ ２０００ ２０１０ 时间／ａ ｌ皋】２ １９６１—２０１４年叫川，肯川东（ａ）、川西（ｂ）、川南（ｃ・）、Ｊ ｒｌｄＬ（ｄ）４个５）＂Ｉｘ；ｑ－平均Ｊｘｌ速变化趋势及线性同 结果 Ｆｉｇ ２．Ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｎｌｅａｌｌ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｆｏｔｔｒ ｚｏｎｅｓ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ １９６ｌ一２０１４ （ａ）ｅａｓｔｅｒｎ ｐａｒｔ ｏｔ＂Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎ＜ ｅ（ｂ）ｗｅｓｔｅｒｎ ｐａ，‘ｔ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ （（‘）Ｓｏｕｔｈｅ，‘ｎ ｆ）ｄＩ１ ｏｆ Ｓｉｅｈｕａｎ Ｐｌ’ｏｖｉｎ＜‘Ｐ（ｄ）ｎｏｒｌｈｅｒｎ ｐａｌ ｔ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ・３・ ４ｌ卷 ４ ｌ９Ｊ 从衷ｌ【ｌＪ‘以行…．２９个测站ｒｆ１仅仃６个测站的 递减的变化趋势，其【ｆ１ 波地Ｉ）‘ 递减的速度嫩人， ４ｔ－，￣Ｔ７． －Ｉ 述的变化趋辨 Ｉ Ｊ 数，这６个测站 平均 述 变化ｒ｛１ 递增的变化趋势，其余洲站 平均 速变化 ｆｆｆ均为 ｆ ，这些地 年甲均风速昼 递减的速发为一０．１ ８９（ｍ／ｓ）／１０ 其７欠址稚安地 年半均 速递减的速度为一０．１７９（ｔｌｌ／ｓ）／ｌ０ ｔｔ 表ｌ ２９个测站年平均风速变化趋势统计结果（单位：（Ｉｌｌ／，＂；）／１０ ｉ．Ｉ） ｌ’ｄｌ１．１ ｓｌ￡ｔｔｉ ｔｉｒａｌ¨ｆ ｎｆｌｓ｛Ｊｆ ｄｌｌｌｌｌｌＨ１ ｎｌ ａｎ ｗｉＩ１ｆｌ ｓｐｅｅｄ（・ｈａ儿 ｒ＾（＇ｆ ２９ ｓｌａｔｉｏ ｚｗ¨ｓＰｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ１）ｅ Ｖ’（ｕｎｈ：（ＩｌＬ／ ）／１０ Ｈ） 咀贝 ０ ，小 Ｚ ， ¨ ● Ｍ ３．２ 年平均风速季节变化规律 ｌ Ｊ Ｌ ｌＪＩＩ竹｛卜 均风述 一定的季１ 始蚌性 趋势．其『ｆ１春季年平均风速递减 度最大， 次址 夏季．冬季年、Ｉ 均风速递减 度 小 、 象 （ ３），但，Ｉ王＝１总体 ４个零 年平均风速均 － 递减 ０．６ （）・５ 锌母 ０．４ ——５ ａ滑动 均 ——一句 半均风速尉ｉ、ｒ （）．４ ０．３ 曩 ｌ、－１ 一 １ ４＂ｗｙＩＸ＇＂．，…５ ａ滞动、 均 ｉ —、０．２ ｛ Ｓ ～０ ： 师 舶 Ｉ一二 一一一、＝一０００７ ５ Ｘ． ＋１６ ７４５ ４ ｌ ．、’＝一０．００４ Ｉ Ｘ ｒ＋８ １８１）Ｉ ０・２ ’～、一 （）．１ 曼 １１＿ 函 。 匿一０１ ．－Ｉ ｌ Ｊ Ｉ ｌ 、 ０．２ ＩＮ哪 １ 帅 ．’ ０．２ ０・３ （）．４ ＿ ●ｌ ｌ ｒ＿ … ｉｔ ９７０ ｌ９８０ ｌ９９０ ２０００ ２（】１０ ●０．４ ９７０ ｌ９８０ １９９０ ２０００ ２０１０ 时间／ａ ０・４ 叫问／ａ 冬季 （）＿３ 秋 （）．３ ——５ ａ滑动甲均 ——５｝，滑动 均 一一一一 年半均风速 、．＿一一．一 、卜均ＪｘＩ迷 ｔ ００３ ５× ＋７ ００５ ９ （）・２ ０ ｌ —．０．２ 三０．１ 三 删０ １咖 ｉＩｆ Ｉ ． １一、～ ．Ｉ．＼． ～ ０ Ｊ．舢 ｌ Ｉ一一一Ｉ一 ｖ＝一ｏ ００２ ７×、＋５．３２４ １ 赫 Ｉ － Ｌ．／ ０．１ －０．２ Ｉ 。 …Ｉ １１ ９７０ ｌ９８０ １９９０ 咖 Ｉ ｌＩ ２０００ ２０１０ 圳 １ 。卜呵ｒ —ｆ¨ Ｈ删 ２ ｒ＼ Ｉ ｔ二＝ ０－２ ０．３ ０．４ ——９７（】 ｌ９８（） ｌ９９０ ２（ＸＸ１ ２０１０ 时问／ａ ＩｔＪＩ＇ＵＪ／ｉ１ ３ １９６１ ２０１４＇ｑ－ｌ！ｑｌｔｌ竹 均 速季 变化题蚺岐５ ａ滑动平均 Ｆｉｇ．３ ｌ Ｉ１‘－Ｈｔ ＿１ｓ‘）Ｉ１ａ１ ｖａｒｉａｌｉ（）ｌ１ ｔｌ＇ｆｑｌＩ｛ｌｌｒ ｄｌｌｌｌｌｌａ］Ｉｌ１Ｐａｎ ｗｉｎ（１ ｓｐｅｅｄ ｕｌ１｛１ ｔｈｅ ５ ｙｅａｒ ｎ１‘ｗｉｎｇ ｎＶＰｒａｇｒ ｌｔ’ＨｌＩｌＩｓ ｉｌ１ Ｓ＿ｒ１… Ｉ】１ １）ｒｏｖｉｌｌ（ Ｐ １９６１ｍ２０１４ ・４・ Ｖｏ１．４ｌ Ｎｏ．４ 何东坡，等：四川Ｉ省风能资源时间及空间变化特征分析 ①根据最小二乘法求出的一元线性方程，春季 年平均风速气候倾向率为一０．０７５ ｄ／ｌＯ ａ，说明四川Ｉ 省春季年平均风速呈逐年递减的发展趋势，且每１０ 这次年份期间四川Ｉ省冬季年平均风速较大，高于平 均值水平。根据５ ａ滑动平均曲线，１９８８年为四川 省冬季年平均Ｊｘ【速的一个转折年，即在ｌ９８８年之前 ５ ａ滑动平均值以大于０为主，而在１９８８年之后５ ａ 滑动平均值以小于０为主，这一转折年与秋季年平 均风速的相一致。 ａ四ＪＩＩ省年平均风速减少０．０７５ ｍ／ｓ。从春季年平 均风速距平值可以看出，在１９６１—１９６８年期间年平 均风速距平值以负值为主，表明这些年份期间四川 省年平均风速较小。在１９６９—１９９１年期间四ＪＩｌ省 表２看出，４个分区在４个季节内年平均风速 均呈递减的变化趋势，对于春季，川南地区年平均 风速递减速度最大，递减速度为一０．１０ｌ（ｍ／ｓ）／１０ 春季年平均风速较大，距平值均大于０，从１９９２年 开始，四川省年平均风速距平值以小于０为主，仅 ｌ９９３年的距平值为正数，说明从１９９２年开始四川Ｉ ａ；对于夏季，川Ｉ西地区年平均风速递减速度最大，递 减速度为一０．０７５（ｍ／ｓ）／１０ ａ；对于秋季，川Ｉ两地区 年平均风速递减速度最大，递减速度为一０．０７５（ｍ／ ｓ）／１０ ａ；对于东季，川北地区年平均风速递减速度 最大，递减速度为一０．０９４（ｍ／ｓ）／１０ ａ。 表２ ４个分区年平均风速变化趋势统计结果 省年平均风速较小。根据５ ａ滑动平均曲线可以看 ｝ｆＪ，１９９２年为四ＪＩＩ省春季年平均风速的一个转折 年，即在１９９２年之前５ ａ滑动平均值以大于０为主， 而在ｌ９９２年之后５ ａ滑动平均值以小于０为主。 ②夏季年平均风速气候倾向率为一０．０４１ ｄ／１０ ａ，说明四ＪＩｌ省夏季年平均风速呈逐年递减的发展趋 势，且每１０ ａ平均风速减少０．０４１ ｍ／ｓ，递减的速度 要小于春季递减的速度。从夏季年平均风速距平 （单位：（１ｌ￣／Ｓ）／１０ ａ） Ｔａｂ．２ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ａｎｎｕａｌ｜ｎｅａｎ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅ（Ｉ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｕｒ ｚｏｎｅｓ（ｕｎｉｔ：（ｎ＇ｔ／＇ｓ）／１０ ａ） 值可以看ｍ，在１９６１一ｌ９６８年期间年平均风速距平 值均为负值，说明这些年份期间四川省年平均风速 较小，低于平均值水平。在１９６９－－１９９０年期间四ＪＩＩ 省春季年平均风速较大，距平值以大于０为主，从 １９９１年开始，四川省年平均风速距平值以小于０为 主，仅３个年份的距平值为正数，即从１９９１年开始 四ＪＩｌ省年平均风速较小。根据５ ａ滑动平均曲线可 以看出，ｌ９７０年、１９９２年为四川省夏季年平均风速 的两个转折年。 ③秋季年平均风速气候倾向率为一０．０３５ ｄ／１０ ａ，即四川省秋季年平均风速呈逐年递减的发展趋 势，且每ｌ０ ａ平均风速减少０．０３５ ｍ／ｓ，递减的速度 要小于春季、夏季递减的速度。从秋季年平均风速 ３．３ 年平均风速周期变化规律 从图４中可以看出，Ｊ１ｌ东地区，年平均风速存在 多时间尺度的周期变化规律，存在一个４～８ ａ小尺 度时间演变周期，且这一小尺度变化周期在整个时 间域内都是 著的，同时存在ｌ２～２０ ａ的中 度的 演变周期，这一变化周期从７０年始较为显著 （图４ａ）。川两地区，年平均风速也存在多时间尺度 的周期变化规律，有一个８～ｌ２ ａ小尺度时间演变 距平值可以看出，在１９６９一ｌ９８７年期间年平均风速 距平值以正值为主，仅１９８０年距平值为负数，说明 这些年份期间四川省秋季年平均风速较大，高于平 周期，这一小尺度变化周期在９０年代中后期较为显 著，同时存在ｌ４～２２ ａ的巾尺度的演变周期，这一 变化周期在１９７０－－２０００年之问较为显著（图４ｂ）。 川Ｉ南地区，年平均风速同样存在多时问尺度的周期 变化规律，存在一个９～ｌ３ ａ小尺度时间演变周期， 均值水平。在１９９３－－２００３年期间四川省春季年平 均风速较小，距平值均小于０。根据５ ａ滑动平均曲 线可以看出，ｌ９８８年为四川省夏季年平均风速的一 个转折年，即在１９８８年之前５ａ滑动平均值以大于０ 为主，而在１９８８年之后５ ａ滑动平均值以小于０ 为主。 ④冬季年平均风速气候倾向率为一０．０２７ ｄ／ｌＯ ａ，则四川省冬季年平均风速呈逐年递减的发展趋 且这一小尺度变化周期在整个时间域内都比较显 著，同时有个ｌ５～２０ ａ的中尺度的演变周期，这一 变化周期在１９７０－－１９９５年之间较为显著（阁４ｃ）。 ＪＩＩ北地区，年平均风速同样存在多时间尺度的周期 变化规律，存在一个８～ｌ８ ａ的中尺度的演变周期， 这一变化周期在００年代后期较为显著（罔４ｄ）。 势，且每１０ ａ平均风速减少０．０２７ ｍ／ｓ，冬季年平均 Ｊｘ【速递减速度最小。从距平值可以看出，在ｌ９６９— １９８４年期间年平均风速距平值均为正值，可以看出 ・５・ 贵州ｔ 气象 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏ￣ ４１卷第４期 ３２ ２８ ３２ ２８ ２４ ２４ ２０ １６ ２０ 骚１６ ｌ２ ８ ４ ０ 匪 ｌ２ ８ ４ Ｏ １９７０ ｌ９８０ １９９０ ２ｏ００ ２０１０ ９７０ ｌ９８０ ｌ９９０ ２０００ ２０１０ 时间／ａ ３２ ２８ ２４ ２０ ３２ ２８ ２４ ２Ｏ 时Ｉ司，ａ 界瓦 １６ １２ ８ ４ ０ 墨丽 １６ １２ ８ ４ ０ １９７０ ｌ９８０ ｌ９９０ ２０００ ２０ｌ０ 时间／ａ 时间／ａ ４ １９６１—２０１４年四川肯川东（ａ）、ＪＩＩ两（ｈ）、ＪＩＩ南（ ）、川Ｉ北（ｄ）４个分区年平均风速周期变化 Ｆｉｇ．４ Ｆｉｌｅ ａｌｌｎＨａｌ｜ｎｅ／．｜ｎ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｃｙｃｌｅ ｖａ！’ｉａｔｉｏ￣１ ｉｎ ｆｏｕｌ’ｚｏｎｅｓｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｉｎ １９６１—２０１４．（ａ）ｅａｓｔｅｒｎ ｐａｌ｜Ｉ ｔ＇ｆ’ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｉ’１．ｏｖｉｌｌｅｅ（１１］ｗｅｓｔｅｒｎ｜）ａｒｔ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｔｌ【‘ （（‘）Ｓｏｕｔｈｅｌ’ｎ ｐａｒｔ ｏｆ Ｓｉ￣，ｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（ｄ）ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ ０ｆ Ｓｋ・ｈｕａｎ Ｐｒｃ，ＶｉｌＩ【 Ｐ ４年平均风速突变年检验 ５巾突变检验结果巾可以看 ，在ｌ９６１— １９７１年期问，四ＪＩｌ省年平均风速ＵＦ顺序统计值以 小于０为主，表明在此年份期间四ＪＩｌ省年平均风速 呈递减的发展趋势 在ｌ９７２－－１９９０年期间，四川Ｉ省 王＝： ．Ｌ— ， 年平均ＪｘＩ速ｕＦ顺序统计值均大于０为主，即在此 年份期间四川Ｉ省年平均风速呈递增的发展趋势。 ： Ｉ 基 从１９９０年之后年平均风速ｕＦ顺序统计曲线开始 小于０，表明年平均风速从１９９０年之后开始呈逐年 递减的变化趋势，其中从ｌ９９７年开始年平均风速顺 序统计｝抖１线开始超｝ＩｔＩ了置信检验曲线，说明四川省 年平均风速从ｌ９９７年开始递减的幅度较大。从图 图５ １９６１—２０ｌ４年四川省年平均风速Ｍ—Ｋ突变统计结果 Ｆｉｇ．５ Ｆｉｌｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｈｓ ｔ）ｆ－ａｎｎｔｌａ［１ｌｌｅａｎ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ Ｍ—Ｋ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎ（・Ｐ ｉｎ ｌ９６ｌ一２０Ｉ４ 巾还可以看出，四川省年平均风速ｕ ＦＪ顺序统计曲 线和ＵＢ逆序统计曲线相交点位在ｌ９９０年，位于置 信检验曲线内，Ｉ大］此，在１９９０年四川省年平均风速 开始突变年，即在１９９０年前年平均风速较高，１９９０ 年之后年平均风速较小。 ５年平均风速空间分布ＥＯＦ分解 利用四川省年平均风速时问序列数据进行 ＥＯＦ正交函数分解，来研究四川省平均风速空间变 ・６・ Ｖｏ１．４ｌ Ｎｏ．４ 何东坡，等：四川省风能资源时间及空问变化特 分析 化规律。利用Ｍａｔｌａｂ软件编写Ｈ１ ＥＯＦ正交函数分 图６为年平均风速风速前３个主成分特ｆＩＦ向量 场空间分布情况，第ｌ特征场空间分布特征反映ｍ 了四川省年平均』ｘ【速东一西型的空间分布特征，即 两部区域年平均风速较高，而东部区域年平均风速 较小，这与大尺度天气系统的影响密切相关，在特 征向量正（负）值巾心位置附近年平均风速相对较 高（较低），在（１０５．５。Ｅ，３２。Ｎ）位置处的年平均风 速最小。第２特征场空间分布特征反映出了四川省 年平均风速也呈现出东一西型的空间分布特征，而 与第１特征向量场分布不同的是，两部区域年平均 风速较低，而东部区域年平均风速较高，有几个区 域年平均风速最大。第３特征场空间分布特征反映 ｝｛Ｊ了四川省年平均风速也呈现出东北一西南型的 空问分布特征，即东北 域年平均风速较高，而西 南部区域年平均风速较小，在（１０３。Ｅ，２８。Ｎ）位置处 的年平均风速最小。 解程序，并求ｍ特征向量以及各个向量方差贡献 率。本文按照累积方差贡献率大于８０％作为选取 几个主成分的条件。根据求出的累积方差贡献率 （表３），前４个主成分累积贡献率为８８。８５ｌ２％大于 ８０％，说明前３个主成分所包含的信息能够解释四 川省年平均风速气候空间场的全部特征。从表３巾 看 ，第１主成分贡献率最高为４９．５２８３％，其次是 第２主成分贡献率为２７．００７３％。 表３ 四川省年平均风速方差贡献率、累积方差贡献率 Ｔａｂ．３ Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ（Ｉｆ ａｎｎｕａｌ ｍｅａｎ ｗｉｎ（１ ｓｐｅｅｄ ｖａｒｉａｎ（’Ｐ ａｎｄ（＇ｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｖａｒｉａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｉｌ）ｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎ Ｓｉ（・ｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ （ａ）第１向量特征场 （ｈ）第２向量特征场 （ｃ）第３空间向量场 图６ 四ＪＩＩ省年平均风速风速前３个特征向量场空间分布情况 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｖｅｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｍｅａｎ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ・７・ ２０１ ７年８月 贵州 气象 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ４１卷第４期 ［５］黄世成，姜爱军，刘聪，等．江苏省风能资源重新估算与分布研究 ６总结与讨论 通过四川省风速时空演变规律分析，主要得出 以下结论： ［Ｊ］．气象科学，２００７，２７（４）：４０７—４１２． ［６］王遵娅，丁一汇．何金海，等．近５Ｏ年来中国气候变化特征的再 分析［Ｊ］．气象学报，２００４，６２（２）：２２８—２３６． ［７］任国玉，郭军，徐铭志，等．近５Ｏ年中闫地面气候变化基本特征 ［Ｊ］．气象学报，２００５，６３（６）：９４８—９５２． ［８］帅士章，潘徐燕，罗楠．贵州省风能资源评价的相关计算［Ｊ］．贵 州气象，２００７，３１（３）：１３—１５． ①四１１Ｉ省年平均风速呈逐年递减的变化趋势， 每１０ ａ减少为０．０４６ ｍ／ｓ左右，川东、川西、ＪＩＩ南、川 北４个分区的年平均风速均呈递减的变化趋势，川 北地区递减幅度最大，且４个分区在４个季节内年 平均风速也均呈递减的变化趋势，同时得出年平均 风速存在９～１３ ａ小尺度、８～ｌ８ ａ中尺度的周期变 化规律。 ［９］李德友，郭斌．四川省茂县风能资源初步分析［Ｊ］．高原山地气象 研究，２００９，２９（４）：７０—７３． ［１０］莫芳，晏慧芬，郑自君，等．凉山州风资源分布特征分析［Ｊ］．高 原山地气象研究，２０１３，３３（２）：２３—２７． 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