東海風(fēng)與浪的時空特性研究.pdf

1、目前,波浪能和海上風(fēng)能開發(fā)普遍面臨的問題是缺乏實(shí)測數(shù)據(jù)資料。本文借助氣象模式、再分析資料和衛(wèi)星探測資料,選取東海地區(qū)為研究區(qū)域,進(jìn)行了無實(shí)測資料情況下的波浪能和海上風(fēng)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(nèi)容及研究成果如下:
　　 (1)用經(jīng)驗(yàn)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(fēng)速場分解,分解后得到空間典型場(只與空間有關(guān))和時間系數(shù),第一空間典型場代表風(fēng)速在研究區(qū)域內(nèi)的平均場,時間

2、系數(shù)表征風(fēng)速隨時間變化趨勢。結(jié)果顯示風(fēng)速等值線形狀與海岸線形狀相似,且在海岸線附近風(fēng)速迅速增加;研究區(qū)域風(fēng)速在過去20年里有增長的趨勢,風(fēng)速呈現(xiàn)以一年為周期的波動;空間典型場和我國第四次風(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,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(shù)據(jù)與測風(fēng)塔資料,WRF模式

3、模擬風(fēng)速與實(shí)測風(fēng)速的相關(guān)性接近0.8,模擬風(fēng)向能反映模擬時段內(nèi)的主風(fēng)向,平均風(fēng)速和平均風(fēng)功率密度接近實(shí)測數(shù)據(jù)。對比模式第二層輸出數(shù)據(jù)與ECMWF再分析風(fēng)場,WRF模擬風(fēng)場的空間分布和風(fēng)向與再分析風(fēng)場有強(qiáng)一致性,同時驗(yàn)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(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,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(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)報全球尺度波浪場,并運(yùn)用模式嵌套及海氣模式單向耦合預(yù)報海洋尺度波浪場。WAVEWATCHⅢ模式能很好的預(yù)報全球波高分布及海浪傳播、成長情況,但有