Page 215 - 《高原气象》2023年第1期

1 期 马绎皓等：ERA5再分析资料对甘肃省近地面风速气候特征及变化趋势再现能力的评估 211
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速下降 5. 0~10 m·s 。但也有学者研究指出风速的 本文通过对 ERA5再分析资料中的风速资料在
变化并非一直出现下降趋势。Lin et al（2013）指出 甘肃省风速变化和风能变化的再现能力进行分析，
中国地面风速经历 3 个变化阶段， 其中 1960 -2000 探讨是否可以利用 ERA5风速资料进行甘肃省风能
年风速下降， 21 世纪 00 年代初以来稳定或恢复。 资源的评估， 这对甘肃省风速变化、 风能资源评估
有学者指出 1992 年以后西北地区风速由下降趋势 及风电相关产业发展具有十分重要的现实意义。
已转为上升趋势（Li et al， 2018； 毛飞等， 2006）。 2 资料来源与方法介绍
但是由于甘肃省乃至于整个西北地区站点分
布稀疏， 使得观测资料时空分布不均且分辨率较 2. 1 研究区概况
低， 部分台站受站址迁移及周围环境变化等原因的 甘肃省位于我国三大高原的交汇处， 地处我国
影响， 使得气候序列数据出现非均一性（韩海涛 西北部， 地形狭长、 地域辽阔、 地貌复杂多样， 气
等， 2021）， 对风速监测与预报、 区域气候变化研 候变化敏感、 生态环境脆弱。同时甘肃省也是我国
究、 风能资源估算和风电产业能源开发利用等方面 唯一一个同时涵盖黄河、 长江两大流域， 东部季风
造成了一定影响。而再分析资料则具有时间序列 区、 西北干旱区、 青藏高原区三大自然区以及亚热
长、 分辨率高等优点， ERA5 再分析资料是欧洲中 带季风气候、 温带季风气候、 温带大陆性干旱气
期天气预报中心在 2017 年发布的全球大气数值预 候、 高原山地气候四大类型的省份。根据气候条件
报再分析资料的第5代产品， 其采用4D-Var的方法 的差异， 气象上将甘肃省分为河东、 河西两大区
对各类观测资料进行了同化， 可以有效弥补观测资 域， 河东地区指甘肃境内以乌鞘岭为界的东南部地
料时空不均和资料匮乏等问题， 近些年来被广泛应 区， 其余的甘肃西北部狭长地带则为河西地区（黄
用于风速气候变化研究（朱景和袁慧珍， 2019； 张 浩等， 2021； 候启等， 2020； 孔祥伟等， 2021）（图
凯峰等， 2017； 孟宪贵等， 2018）。敖雪等（2018）将 1）， 本文中将河西地区进一步分为河西西部及河西
1981 -2015 年辽宁海岸带 20 个站点的观测资料与 中东部两个区域。因受蒙古高压和西伯利亚高压
ERA5 再分析资料做了分析对比， 发现 ERA5 能够 天气系统的影响， 甘肃省盛行西北风， 大风天气多
很好地重现风速的变化； 陈艳春等（2017）利用环渤 发、 土壤风蚀现象严重、 沙尘灾害较多， 但也蕴藏
海区域观测资料， 对比分析了五种再分析资料， 指 着极为丰富的风能资源， 开发潜力巨大（Chen et
出地面 10 m 风速场中 ERA5 资料适用性较好。由 al， 2016）。但在甘肃省风能利用程度较低， 风速观
于再分析资料所采用的数据同化方法和数值模式 测条件相对较差， 全省具备风速观测条件的国家级
具有不确定性， 因此需要在使用 ERA5 再分析资料 气象台站仅有 83个， 远少于我国东南沿海地区， 其
前评估其对风速气候变化的再现能力。 中河东地区有 63 个台站， 占比在 3/4 以上， 而河西

图1 甘肃省国家级气象观测站点分布
Fig. 1 Distribution of national meteorological observation sites in Gansu Province