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彭州邊界層鐵塔風(fēng)梯度特征研究

2021-05-24 09:06陸成偉劉洋遠(yuǎn)
高原山地氣象研究 2021年3期
關(guān)鍵詞:彭州分類法鐵塔

康 雪 ,陸成偉 ,李 愉 ,許 晨 ,劉洋遠(yuǎn)

(1.四川省成都市氣象局,成都 611130;2.四川省成都市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,成都 610000;3.四川省彭州市氣象局,成都 611930)

引言

近地層是大氣邊界層的最下層,離地面約幾十米至一百米[1],近地層各種氣象要素存在明顯的日變化規(guī)律[2]。近地面20~100m高度區(qū)間是輸變電線路、塔吊、通訊鐵塔及高空構(gòu)筑物的主要分布區(qū)域,該區(qū)域風(fēng)場(chǎng)變化可對(duì)超高建筑的設(shè)計(jì),高壓線路的架設(shè)、工業(yè)污染物的稀釋擴(kuò)散等產(chǎn)生重大影響。一直以來,近地面風(fēng)場(chǎng)特征研究都是氣象學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn),具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前,氣象部門探測(cè)地面風(fēng)場(chǎng)主要是利用地面自動(dòng)站,但自動(dòng)站的探風(fēng)高度存在限制。另一方面,探測(cè)邊界層風(fēng)場(chǎng)的邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)因探測(cè)盲區(qū)和地物雜波的影響,在100m以下的探測(cè)準(zhǔn)確率不高[3]。因此,能夠?qū)孛骘L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行立體連續(xù)觀測(cè)的邊界層鐵塔,可有效彌補(bǔ)現(xiàn)有觀測(cè)設(shè)備探測(cè)能力的不足。

近年來,國內(nèi)學(xué)者利用測(cè)風(fēng)鐵塔資料在近地層風(fēng)場(chǎng)特征分析和風(fēng)速反演等方面開展了一系列研究。馬亮等[2]采用統(tǒng)計(jì)分析方法,以夏季為例對(duì)鐵塔近地層平均風(fēng)速、風(fēng)向、最大風(fēng)速等要素進(jìn)行了分析研究,揭示了夏季近地層風(fēng)場(chǎng)的分布特征。李曉霞等[4]利用蘭州新區(qū)測(cè)風(fēng)塔和自動(dòng)氣象站風(fēng)向風(fēng)速觀測(cè)資料,分析了蘭州新區(qū)盛行風(fēng)向、風(fēng)速、污染系數(shù)時(shí)空分布特征。何斌等[5]基于反映近地面風(fēng)速廓線變化的指數(shù)律公式,利用不同的風(fēng)速廓線變化率開展了海面風(fēng)速反演試驗(yàn)。

本文擬利用2018年10月~2020年12月彭州邊界層鐵塔的風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)資料,分析了彭州地區(qū)近地面各季節(jié)平均風(fēng)速日變化特征、盛行風(fēng)向特征及污染系數(shù)特征,并以反映近地面風(fēng)速廓線變化的指數(shù)律公式為基礎(chǔ),使用按月分類法和風(fēng)速區(qū)間法來反演彭州100m以下的近地面風(fēng)速,并檢驗(yàn)其反演結(jié)果的有效性。

1 數(shù)據(jù)說明

1.1 彭州邊界層鐵塔及周邊環(huán)境簡(jiǎn)介

彭州100m大氣邊界層梯度觀測(cè)鐵塔架設(shè)在彭州大氣環(huán)境氣象綜合監(jiān)測(cè)基地內(nèi)(圖1)。該基地位于四川省彭州市西北方向,在隆豐鎮(zhèn)九龍村石化大道西側(cè),距成都市三環(huán)路約25km,距彭州主城區(qū)約8km,距彭州石化工業(yè)園區(qū)約1.9km,周圍無高層建筑,視野開闊。鐵塔垂直共有9層,觀測(cè)高度分別為10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m。

圖1 彭州邊界層鐵塔及周邊環(huán)境實(shí)景

1.2 數(shù)據(jù)可用性分析及質(zhì)量控制

在數(shù)據(jù)可用性分析方面,通過普查彭州鐵塔2018年10月~2020年11月30min平均風(fēng)速和風(fēng)向資料,發(fā)現(xiàn)彭州鐵塔因設(shè)備故障等因素,存在一定的數(shù)據(jù)缺失,而30~50m數(shù)據(jù)因相應(yīng)高度層數(shù)據(jù)采集器設(shè)備故障原因,與其余高度層數(shù)據(jù)存在相關(guān)性較差的問題。為了保證數(shù)據(jù)的時(shí)空連續(xù)性,空間上選取了10~20m和60~90m高度,時(shí)間上選取2019年7~8月為夏季(2019年6月數(shù)據(jù)存在缺失)、2019年9~11月為秋季、2019年12月~2020年2月為冬季、2020年3~5月為春季,參與研究的總樣本數(shù)量為14059個(gè),各月數(shù)據(jù)樣本量見表1。

表1 數(shù)據(jù)樣本量

在數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方面,本文將水平風(fēng)速>20m/s的數(shù)據(jù)作為不符合一般氣候統(tǒng)計(jì)特征的數(shù)據(jù)和>10倍方差的數(shù)據(jù)作為隨機(jī)脈沖進(jìn)行剔除。

2 分析方法

2.1 污染系數(shù)

污染系數(shù)是指某方位風(fēng)向頻率與該方位平均風(fēng)速的比值[4],可代表該風(fēng)向空氣污染程度,并作為廠址和企業(yè)內(nèi)部布局的一項(xiàng)參考指標(biāo),計(jì)算公式如下:

式中:Pi為某方位污染系數(shù),fi為該方位風(fēng)向出現(xiàn)的頻率,ui為該方向平均風(fēng)速。

2.2 基于風(fēng)廓線冪指數(shù)律的近地面風(fēng)速反演方法

風(fēng)廓線在不同大氣層結(jié)下適用于不同的公式[6]。但在工程應(yīng)用中,往往不能具體劃分大氣層結(jié)狀況,通常認(rèn)為近地面風(fēng)速隨高度變化服從指數(shù)公式[7?9],即:

式中:U為某高度風(fēng)速,U1則為已知高度z1的風(fēng)速,α為風(fēng)速隨高度變化系數(shù)(又稱為指數(shù)律參數(shù))。α與大氣穩(wěn)定度、下墊面情況及風(fēng)速大小相關(guān),確定其數(shù)值是得到準(zhǔn)確風(fēng)廓線的關(guān)鍵[4]。對(duì)公式(2)變換可得指數(shù)律 α的計(jì)算公式:

將兩個(gè)不同高度的風(fēng)速觀測(cè)結(jié)果帶入公式(3)中可計(jì)算得到指數(shù)律參數(shù)α,再結(jié)合10m地面風(fēng)速或某些在固定高度觀測(cè)的風(fēng)速帶入到公式(2)中,可計(jì)算近地面其他高度的風(fēng)速,從而對(duì)近地面風(fēng)速進(jìn)行反演。本文使用了按月分類法和風(fēng)速區(qū)間法來計(jì)算指數(shù)律參數(shù)α,并結(jié)合指數(shù)律參數(shù)α和10m高度風(fēng)速來反演近地面風(fēng)速。

3 季節(jié)平均風(fēng)速日變化特征分析

圖2給出了彭州近地層季節(jié)平均風(fēng)速日變化特征。如圖2a所示,春季低層風(fēng)速約在14時(shí)達(dá)到最大值,高層風(fēng)速約在21時(shí)達(dá)到最大值,高層風(fēng)速在09~10時(shí)無明顯變化。如圖2b所示,夏季各層平均風(fēng)速均在07~09時(shí)達(dá)到最小值,低層約在15時(shí)達(dá)到最大值,高層約在15時(shí)達(dá)到較大值,此后繼續(xù)波動(dòng)上升至19~20時(shí)達(dá)到最大值。如圖2c和d所示,秋、冬兩季平均風(fēng)速日變化規(guī)律相似;低層(10~20m)風(fēng)速均在07~09時(shí)達(dá)到最小值,在13~14時(shí)達(dá)到最大值;高層(60~90m)風(fēng)速均在09~10時(shí)達(dá)到最小值,在20~21時(shí)達(dá)到最大值。

圖2 彭州近地層季節(jié)平均風(fēng)速日變化特征(a.2020年春季,b.2019年夏季,c.2019年秋季,d.2019年冬季)

4 季節(jié)盛行風(fēng)向及污染系數(shù)特征分析

4.1 季節(jié)盛行風(fēng)向特征分析

圖3給出了彭州近地層季節(jié)盛行風(fēng)向特征分布。在春季(圖3a),各高度盛行風(fēng)向均為東北風(fēng),出現(xiàn)頻率為24.0%~35.4%,平均風(fēng)速為2.28~3.97m/s;在夏季(圖3b),10m高度盛行西風(fēng),出現(xiàn)頻率為24.6%,其余各層均盛行東北風(fēng),出現(xiàn)頻率為19.6%~31.4%,平均風(fēng)速為1.83~3.4m/s;在秋季(圖3c),各高度層均盛行東北風(fēng),出現(xiàn)頻率為34.4%~45.5%,平均風(fēng)速為1.96~3.42m/s;在冬季(圖3d),各高度層均盛行東北風(fēng),出現(xiàn)頻率為33.0%~41.3%,平均風(fēng)速為1.76~3.30m/s??梢姡募?0m高度盛行西風(fēng)以外,其余季節(jié)各高度均盛行東北風(fēng),秋冬兩季各高度東北風(fēng)出現(xiàn)頻率大于春夏兩季;春季東北風(fēng)向?qū)?yīng)的平均風(fēng)速最大,為2.28~3.97m/s;每個(gè)季節(jié)隨著高度增加,東北風(fēng)出現(xiàn)頻率均逐漸增大,對(duì)應(yīng)平均風(fēng)速均逐漸增大。

圖3 彭州近地層季節(jié)盛行風(fēng)向特征分布(a.2020年春季,b.2019年夏季,c.2019年秋季,d.2019年冬季)

4.2 季節(jié)污染系數(shù)特征分析

圖4給出了彭州近地層季節(jié)污染系數(shù)特征分布。如圖4a和b所示,春季和夏季10m高度的最大污染系數(shù)在偏西方向且數(shù)值超過0.1,其他各高度最大污染系數(shù)均在東北方向且數(shù)值均低于0.1,各層高度最小污染系數(shù)多在東南或偏南方向。如圖4c和d所示,秋冬季各高度污染系數(shù)均大于春夏兩季,最大的方向均為東北方向,數(shù)值超過0.1,10~20m最小污染系數(shù)多在偏南或偏東南方向,60~90m最小污染系數(shù)的方向?yàn)槠鞅狈较?。已有研究[4]表明,每個(gè)季節(jié)隨高度增加,各高度污染系數(shù)呈減輕趨勢(shì),有益于大氣污染物的擴(kuò)散。結(jié)合以上分析可知,彭州鐵塔偏西和東北方向不宜布設(shè)污染源。

圖4 同圖3,但為污染系數(shù)

5 近地面風(fēng)速反演方法及其準(zhǔn)確性分析

5.1 指數(shù)律參數(shù) α的計(jì)算方法

本節(jié)選用彭州鐵塔10m、20m、60m、90m高度30min平均風(fēng)速數(shù)據(jù),運(yùn)用按月分類和按風(fēng)速區(qū)間兩種方法來計(jì)算得到10~20m、10~60m、10~90m、20~60m、20~90m、60~90m共6個(gè)高度區(qū)間的平均指數(shù)律α值,分別反映大氣層結(jié)狀態(tài)的月變化和風(fēng)速大小對(duì)于 α的不同影響。

按月分類處理是依據(jù)彭州鐵塔樣本的采樣時(shí)間,將已知不同月份各高度區(qū)間的平均風(fēng)速數(shù)據(jù),帶入公式(3)計(jì)算得到該月不同高度區(qū)間的平均指數(shù)律參數(shù)α值,可反映大氣層結(jié)狀態(tài)的月變化對(duì)其影響。

按風(fēng)速區(qū)間計(jì)算則是將彭州鐵塔10m高度上的風(fēng)速數(shù)據(jù)按照風(fēng)速大小采用分組處理的辦法,以1m/s為間隔,將6m/s以下風(fēng)速分為6組,計(jì)算每組中相應(yīng)高度區(qū)間的平均 α值,可反映風(fēng)速大小對(duì)其影響。

5.2 指數(shù)律參數(shù) α的變化特征分析

圖5是按月分類法計(jì)算的不同高度區(qū)間及平均的參數(shù) α變化特征。如圖所示,隨高度升高,α呈減小的趨勢(shì)。春季參數(shù) α值最大,4月為0.48,5月為0.37;夏季參數(shù) α值最小,8月為0.22;秋季和冬季 α值變化平緩。

圖5 按月分類法計(jì)算的不同高度區(qū)間及平均的參數(shù) α變化特征(a.不同高度區(qū)間,b.高度平均)

圖6是按風(fēng)速區(qū)間法計(jì)算的不同高度區(qū)間及平均的參數(shù)α變化特征。如圖所示,當(dāng)風(fēng)速在0~1m/s時(shí),即弱風(fēng)狀態(tài)下,不同高度區(qū)間的參數(shù)α均達(dá)到最大值;其中10~20m高度的參數(shù) α超過了0.9,表示大氣在極穩(wěn)定條件下風(fēng)速梯度較大[1];當(dāng)10m高度風(fēng)速>1m/s時(shí),各高度區(qū)間的參數(shù) α均出現(xiàn)了不同程度的下降,說明

圖6 按風(fēng)速區(qū)間法計(jì)算的不同高度區(qū)間及平均的參數(shù) α變化特征(a.不同風(fēng)速區(qū)間,b.高度平均)

隨著低層風(fēng)速增大,上下層混合越充分,指數(shù)律參數(shù)α減小;5~6m/s風(fēng)速區(qū)間的參數(shù) α有所增大的原因可能是因?yàn)樵搮^(qū)間樣本的數(shù)量較少,隨機(jī)性較大導(dǎo)致的。

5.3 近地面風(fēng)速反演及反演準(zhǔn)確性分析

5.3.1 近地面風(fēng)速反演方法

近地面風(fēng)速反演也參照上述指數(shù)律參數(shù) α的計(jì)算方法,應(yīng)用按月分類和按風(fēng)速區(qū)間兩種方法來進(jìn)行處理。

應(yīng)用按月分類法進(jìn)行風(fēng)速反演,使用的指數(shù)律參數(shù) α為各月的平均 α值,將各月的平均 α值與該月彭州鐵塔10m實(shí)時(shí)觀測(cè)風(fēng)速值代入公式(2),計(jì)算得到對(duì)應(yīng)時(shí)間60m、70m、80m、90m高度上的反演風(fēng)速值。

應(yīng)用按風(fēng)速區(qū)間法進(jìn)行風(fēng)速反演,使用的指數(shù)律參數(shù) α為各風(fēng)速區(qū)間的平均 α值,將各風(fēng)速區(qū)間的平均 α值與該風(fēng)速區(qū)間彭州鐵塔10m實(shí)時(shí)觀測(cè)風(fēng)速值代入公式(2),計(jì)算得到對(duì)應(yīng)時(shí)間的60m、70m、80m、90m高度上的反演風(fēng)速值。

5.3.2 統(tǒng)計(jì)方法介紹

為了考察近地面風(fēng)速反演的有效性,本文使用三種誤差指標(biāo)及相關(guān)系數(shù)(R)對(duì)近地面風(fēng)速反演值與觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)誤差和相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)。三種誤差指標(biāo)分別是平均偏差(MB)、平均絕對(duì)誤差(MAE)及均方根誤差(RMSE),將其進(jìn)行歸一化處理,便于統(tǒng)計(jì)誤差的直接比較。具體公式如下:

式(4)~(7)中,A為使用近地面風(fēng)速反演方法計(jì)算得到的風(fēng)速值,B為彭州鐵塔對(duì)應(yīng)時(shí)間的觀測(cè)風(fēng)速值,n為樣本數(shù)。

5.3.3 反演有效性分析

表2給出了使用按月分類法進(jìn)行風(fēng)速反演在各月、各高度的統(tǒng)計(jì)誤差和相關(guān)系數(shù)。就平均偏差而言,除4月外,其他月份平均偏差為-0.4~0.4m/s,均處于較小水平。就平均絕對(duì)誤差而言,多數(shù)月份的平均絕對(duì)誤差均低于1m/s,僅10月、5月和4月相對(duì)較大;平均絕對(duì)誤差值較平均偏差更大,說明反演風(fēng)速和實(shí)測(cè)風(fēng)速的差異是非系統(tǒng)性的。就均方根誤差而言,除4月、5月和10月外,其余月份均方根誤差基本低于1m/s。就相關(guān)系數(shù)而言,除10月外,其余月份反演風(fēng)速與實(shí)測(cè)風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)均處于較高水平,基本在0.7以上,尤其是7月和8月接近0.8。綜上所述,使用按月分類風(fēng)速反演法能較好地對(duì)近地面風(fēng)速進(jìn)行反演。

表2 按月分類法反演風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)誤差(單位:m/s)和相關(guān)系數(shù)

表3給出了使用按風(fēng)速區(qū)間法進(jìn)行風(fēng)速反演在各風(fēng)速區(qū)間、各高度的歸一化統(tǒng)計(jì)誤差和相關(guān)系數(shù)。就歸一化平均偏差而言,各風(fēng)速區(qū)間的歸一化平均偏差基本偏低6%及以下,隨著風(fēng)速區(qū)間的增大,該指標(biāo)逐漸降低。就歸一化平均絕對(duì)誤差而言,隨著風(fēng)速區(qū)間的增大,該指標(biāo)逐漸降低,總體指標(biāo)在30%以內(nèi)。就歸一化均方根誤差而言,隨著風(fēng)速區(qū)間的增大,該指標(biāo)逐漸降低,總體指標(biāo)在40%以內(nèi)。就相關(guān)系數(shù)而言,當(dāng)10m風(fēng)速>5m/s時(shí),相關(guān)系數(shù)最高達(dá)到0.6??梢姡褂蔑L(fēng)速區(qū)間法在較大風(fēng)速區(qū)間時(shí)能夠較好地對(duì)近地面風(fēng)速進(jìn)行反演。

表3 按風(fēng)速區(qū)間法反演風(fēng)速的歸一化統(tǒng)計(jì)誤差和相關(guān)系數(shù)

對(duì)比分析將以上兩種風(fēng)速反演方法,從表4可以看到,按月分類法歸一化平均偏差較小,但按月分類法歸一化平均誤差和均方根誤差均略大于風(fēng)速區(qū)間法,按月分類法相關(guān)系數(shù)略優(yōu)于風(fēng)速區(qū)間法。

表4 兩種風(fēng)速反演法統(tǒng)計(jì)誤差及相關(guān)系數(shù)

另外,再結(jié)合兩種方法計(jì)算的反演風(fēng)速與實(shí)測(cè)風(fēng)速的散點(diǎn)分布(圖7),當(dāng)實(shí)測(cè)風(fēng)速>5m/s時(shí),按月分類法反演風(fēng)速明顯偏大,風(fēng)速區(qū)間法反演風(fēng)速則更接近實(shí)測(cè)風(fēng)速值。結(jié)合誤差統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析和散點(diǎn)分布可知,風(fēng)速區(qū)間法在大風(fēng)區(qū)間的風(fēng)速反演效果略優(yōu)于按月分類法。

圖7 按月分類法(上)和風(fēng)速區(qū)間法(下)反演風(fēng)速與實(shí)測(cè)風(fēng)速的散點(diǎn)對(duì)比(從左至右依次為60m、70m、80m、90m高度)

5.4 個(gè)例分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證兩種風(fēng)速反演方法的有效性,本節(jié)選取了2020年5月6~8日彭州市有明顯大風(fēng)天氣的個(gè)例進(jìn)行分析。2020年5月7日13:30成都市氣象臺(tái)發(fā)布了大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警,從彭州鐵塔觀測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)來看,在5月7日08~18時(shí)10m高度的30min平均觀測(cè)風(fēng)速在4~6m/s。

圖8為5月6日00時(shí)~5月8日22時(shí)60~90m觀測(cè)值與兩種方法反演風(fēng)速的時(shí)間變化。表5為對(duì)應(yīng)時(shí)段兩種方法反演風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)誤差與相關(guān)系數(shù)??梢钥吹?,在各個(gè)高度上,兩種方法得出的風(fēng)速反演值與觀測(cè)值的變化趨勢(shì)基本一致;5月7日8:30~18:30,在大風(fēng)區(qū)間使用風(fēng)速區(qū)間法得出的風(fēng)速反演值與實(shí)測(cè)值更為接近。就統(tǒng)計(jì)誤差與相關(guān)系數(shù)而言,如表5所示,使用風(fēng)速區(qū)間法得到的各高度歸一化平均偏差、平均絕對(duì)誤差、均方根誤差均優(yōu)于按月分類法,兩種方法得到的相關(guān)系數(shù)均在0.9左右,風(fēng)速區(qū)間法略低于按月分類法。綜上所述,兩種反演方法均能對(duì)該個(gè)例風(fēng)速進(jìn)行較為有效的反演,在較大風(fēng)速區(qū)間,風(fēng)速區(qū)間法得到的反演效果優(yōu)于按月分類法。

表5 兩種風(fēng)速反演法的統(tǒng)計(jì)誤差(單位:m/s)與相關(guān)系數(shù)

圖8 5月6日00時(shí)~5月8日22時(shí)不同高度觀測(cè)值與兩種方法反演風(fēng)速的時(shí)間變化(a.60m,b.70m,c.80m,d.90m)

6 結(jié)論

本文利用2018年10月~2020年12月彭州邊界層鐵塔的風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)資料,分析了彭州地區(qū)近地面各季節(jié)平均風(fēng)速日變化特征、盛行風(fēng)向特征及污染系數(shù)特征,選取彭州大風(fēng)天氣個(gè)例,對(duì)按月分類法和風(fēng)速區(qū)間法的反演結(jié)果進(jìn)行有效性驗(yàn)證,主要結(jié)論如下:

(1)春季低層風(fēng)速約在14時(shí)達(dá)到最大值,高層風(fēng)速約在21時(shí)達(dá)到最大值,高層風(fēng)速在09~10時(shí)無明顯變化。夏季各層平均風(fēng)速均在07~09時(shí)達(dá)到最小值,低層約在15時(shí)達(dá)到最大值,高層約在15時(shí)達(dá)到較大值,此后繼續(xù)波動(dòng)上升至19~20時(shí)達(dá)到最大值。秋、冬兩季平均風(fēng)速日變化規(guī)律相似;低層(10~20m)風(fēng)速均在07~09時(shí)達(dá)到最小值,在13~14時(shí)達(dá)到最大值;高層(60~90m)風(fēng)速均在09~10時(shí)達(dá)到最小值,在20~21時(shí)達(dá)到最大值。

(2)除夏季10m高度盛行西風(fēng)以外,其余三季各高度均盛行東北風(fēng),秋冬兩季各高度東北風(fēng)出現(xiàn)頻率大于春夏兩季,每個(gè)季節(jié)隨著高度增加,東北風(fēng)出現(xiàn)頻率均逐漸增大,對(duì)應(yīng)平均風(fēng)速均逐漸增大。

(3)春季和夏季10m高度的最大污染系數(shù)在偏西方向,其他各高度最大污染系數(shù)均在東北方向,各層高度最小污染系數(shù)多在東南或偏南方向。秋冬季各高度污染系數(shù)均大于春夏兩季,最大的方向均為東北方向,10~20m最小污染系數(shù)多在偏南或偏東南方向,60~90m最小污染系數(shù)的方向?yàn)槠鞅狈较颉E碇蓁F塔偏西和東北方向不宜布設(shè)污染源。

(4)隨高度升高,指數(shù)律參數(shù) α呈減小的趨勢(shì)。春季參數(shù) α值最大,夏季參數(shù) α值最小,秋季和冬季 α值變化平緩。當(dāng)風(fēng)速在0~1m/s時(shí),不同高度區(qū)間的參數(shù) α均達(dá)到最大值;當(dāng)10m高度風(fēng)速>1m/s時(shí),各高度區(qū)間的參數(shù) α均出現(xiàn)了不同程度的下降,說明隨著低層風(fēng)速增大,上下層混合越充分,參數(shù) α減小。

(5)按月分類法反演風(fēng)速的平均偏差大多為?0.4~0.4m/s,平均絕對(duì)誤差和均方根誤差基本低于1m/s,相關(guān)系數(shù)基本在0.7以上。春季(4月和5月)和10月風(fēng)速反演效果較差,前者可能是春季靜風(fēng)頻率較高導(dǎo)致的,后者可能與10月樣本數(shù)較少有關(guān)。

(6)風(fēng)速區(qū)間法反演風(fēng)速的歸一化平均偏差、平均絕對(duì)誤差及均方根誤差隨著風(fēng)速區(qū)間增大,均逐漸降低,其偏差指標(biāo)分別為6%及以下、30%以內(nèi)和40%以內(nèi)。就相關(guān)系數(shù)而言,當(dāng)10m風(fēng)速>5m/s時(shí),相關(guān)系數(shù)最高達(dá)到0.6。使用風(fēng)速區(qū)間法在較大風(fēng)速區(qū)間時(shí)能夠較好地對(duì)近地面風(fēng)速進(jìn)行反演。

(7)將兩種風(fēng)速反演法應(yīng)用在大風(fēng)個(gè)例,兩種方法得出的反演值與觀測(cè)值的變化趨勢(shì)基本一致。就統(tǒng)計(jì)誤差而言,使用風(fēng)速區(qū)間法得到的各高度的平均偏差、平均絕對(duì)誤差、均方根誤差均優(yōu)于按月分類法。就相關(guān)系數(shù)而言,兩種方法得到的相關(guān)系數(shù)均在0.9左右。兩種反演方法均能對(duì)該個(gè)例風(fēng)速進(jìn)行較為有效的反演,在較大風(fēng)速區(qū)間,風(fēng)速區(qū)間法得到的反演效果略優(yōu)于按月分類法。

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