廣東海陵島風(fēng)能資源高分辨率數(shù)值模擬研究

　　WRF 模式采用三重嵌套網(wǎng)格，水平分辨率分別為27km、9km、3km，網(wǎng)格點(diǎn)設(shè)置分別為101×67，67×49，67×49（模擬范圍如圖1 所示）。地表類型/ 植被，土壤類型，土壤溫度等采用美國地質(zhì)測量局USGS 發(fā)布的30″全球數(shù)據(jù)場，當(dāng)分辨率為27km、9km 時(shí)采用USGS 地形數(shù)據(jù)，分辨率為3km時(shí)采用美國航天飛機(jī)于2000 年用雷達(dá)測圖技術(shù)得到srtm3 數(shù)據(jù)，分辨率為3″。 其中srtm3 地形數(shù)據(jù)是通過對(duì)網(wǎng)上下載的源數(shù)據(jù)進(jìn)行一定處理，得到WRF 模式前處理模塊WPS 可讀的文件格式。模擬過程中采用計(jì)算范圍內(nèi)所有的地面和探空氣象資料通過格點(diǎn)逼近的方式保證WRF 的模擬結(jié)果符合原背景場。微物理方案采用Ferrier 方案，長波輻射采用rrtm方案，短波輻射采用Dudhia 方案，陸面過程采用Noah 陸面模式，邊界層采用Mellor-Yamada-Janjic 方案。
　　CALMET 模式水平分辨率為200m， 格點(diǎn)數(shù)為126×100，地形數(shù)據(jù)采用srtm3 數(shù)據(jù)。模擬區(qū)地形高度分布如圖2 所示。整套模擬系統(tǒng)均在國家氣候中心的刀片服務(wù)器上運(yùn)行。

表1 海陵島各測風(fēng)塔信息

　　3 實(shí)驗(yàn)資料選取
　　2003 ～ 2004 年廣東省氣候中心在廣東陽江海陵島開展了風(fēng)能觀測實(shí)驗(yàn)，布設(shè)了8 座測風(fēng)塔，除有一座測風(fēng)塔高度是10m 以外，另外7 座測風(fēng)塔高度分別為40m 和60m（圖2），7 座測風(fēng)塔信息如表1。可以看出，1 號(hào)和2 號(hào)測風(fēng)塔位于海陵島西南端201m 高的山體接近頂部的位置，1 號(hào)塔周圍地勢(shì)較2 號(hào)塔開闊；3 號(hào)塔位于海陵島西北239m 高山體的頂部，周圍地勢(shì)開闊；4 號(hào)和5 號(hào)塔的海拔高度較低，接近海面，周圍開闊平坦；6 號(hào)塔位于海陵島西部山體北側(cè)的山腰上；7 號(hào)塔位于海陵島西部山體南側(cè)的山坳里。總體來看，3 號(hào)、4 號(hào)和5 號(hào)塔對(duì)海陵島地區(qū)風(fēng)能資源特性的代表性較好，7 號(hào)塔的代表性最差。
　　本文采用2003 年10 月、2004 年1 月、4 月、7 月的測風(fēng)塔觀測資料與風(fēng)能資源模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。根據(jù)距離模擬區(qū)域最近的陽江氣象站的地面常規(guī)觀測資料，在本文開展風(fēng)能資源數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的4 個(gè)月內(nèi)，無大的降水量過程出現(xiàn)，也沒有臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣過程的出現(xiàn)，2003 年10 月、2004 年1 月、4 月、7 月陽江氣象站10m 高度的月平均風(fēng)速分別為2.16 m/s、5.08 m/s、3.75 m/s 和4.85m/s，其中2004 年7 月最大風(fēng)速為11m/s，僅出現(xiàn)一次。