Page 217 - 《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 213
2. 1 m·s ， 其余时段月平均风速值相对较小， 三个 为显著下降趋势（其中 1 个站极显著下降）， 但也与
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区域月平均风速值最小月分别为 9 月（2. 4 m·s ）、 实际观测风速值的增减趋势差异较大， 说明 ERA5
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1 月（2. 3 m·s ）、 12 月（1. 4 m·s ）。ERA5 资料显 风速资料对甘肃省各季节风速长期趋势的再现能
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现出的结果总体上与站点观测资料相似， 但存在一 力较差。
定差异， ERA5 资料所显示的风速值整体上小于站 甘肃省 1981 -2020 年季节平均风速的变化如
点观测资料。ERA5 资料在河西西部及河东地区表 图 5 所示。台站观测资料表明， 河西西部和河西中
现出的风速最大月为 5 月， 其次为 4 月， 三个区域 东部的平均风速较为接近， 河东地区风速最低， 近
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4、 5月平均风速值均在 1. 8~2. 0 m·s ， 区别较大的 40 年中， 三个区域的平均风速均无明显的增减趋
是三个区域月平均风速最小值出现的时间与观测 势； 但在 1980 -1992年下降， 然后在 1992年之后呈
资料不同， 分别为 8 月、 8 月和 1 月。此外， ERA5 现出不同程度的上升。1980 -1992 年， 三个区域均
风速资料显示全年风速变化趋势为双峰型， 除 4 -5 为春季风速下降速率最大， 秋季下降速率最小， 其
月的大风速时段外， 10 -11 月风速出现第二个峰 中河西西部地区风速下降程度最大， 河西中东部
值， 这一现象在观测风速值中仅在河西地区有所 和河东地区下降趋势较弱。以春季为例， 三个区域
体现。 春季平均风速下降速率依次为 0. 79 m·s ·（10a） -1
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3. 2 季节平均风速 （河西西部）、 0. 5 m·s ·（10a）（河西中东部）及
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3. 2. 1 平均风速的空间分布 0. 4 m·s ·（10a）（河东地区）。1992 年之后， 除了
从甘肃省台站观测及 ERA5资料 1981 -2020年 河东地区夏季以外， 三个地区四季平均风速均呈显
四个季节的平均风速空间分布（图 3）可以看出， 台 著增加趋势（p<0. 05）， 且河西地区夏季风速上升速
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站观测及 ERA5 风速均表现出了明显的季节性特 率最快， 河西西部为0. 19 m·s ·（10a） 、 河西中东部
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征， 且 ERA5 风速明显小于观测风速。就台站观测 为 0. 12 m·s ·（10a） ， 河东地区冬季上升速率最快
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风速而言， 河西西部地区春季风速最大， 冬季次 为 0. 13 m·s ·（10a） 。总的来看， 甘肃省在 1981
之， 夏、 秋两季相对偏小； 河西中东部及河东地区 -1992 年春季平均风速下降最明显， 而 1992 -2020
春季风速最大、 夏季次之， 秋、 冬两季风速较弱。 年风速上升时期冬、 夏两季平均风速增加较明显。
风 速 的 季 节 变 化 与 风 速 的 逐 月 变 化 较 为 类 似 。 这个结果与前人结果一致， 如丁彩霞等（2014）就曾
ERA5 风速在甘肃省同样表现为春季风速最大， 河 指出中国西北地区风速变化在 1992 年发生转折，
西中部夏季风速最小， 河西东部及河东地区冬季风 1975 -1992年有明显的减小趋势， 1992年之后变化
速最小。尽管 ERA5 风速整体偏小， 但在河西中 趋于平稳。
部、 河东地区中部及东部， 其风速的季节变化及分 ERA5 再分析资料表明三个区域的平均风速相
布趋势与台站观测风速较为一致。 近， 这与观测资料结果不同。此外， 两种资料在
3. 2. 2 平均风速的长期趋势 1992 年之前平均风速均表现为下降趋势， 但是在
对四个季节的区域平均风速的长期趋势进行 1992 年之后 ERA5 再分析资料风速没有长期趋势，
分析（图 4）， 左侧为 1981 -2020 年甘肃省 80 个气象 而观测资料显示平均风速长期增加。在 1992 年之
站点实际观测的地面风速变化趋势显著性分布， 前， ERA5 再分析资料显示三个区域春季风速下降
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春、 夏、 秋、 冬四季分别有 47（59%）、 42（53%）、 47 趋势的平均值达到了 0. 31 m·s ·（10a） ， 小于用观
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（59%）和 43（54%）个站风速呈显著变化趋势（P< 测资料得到的结果 0. 38 m·s ·（10a） ， 秋季风速下
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0. 05）， 其中表现为极显著变化趋势（P<0. 01）的分 降趋势的平均值最大为 0. 35 m·s ·（10a） ， 大于用
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别为有 32（40%）、 29（36%）、 35（44%）和 38（48%） 观测资料分析得出的结果 0. 21 m·s ·（10a） ， 而冬
个站。春季风速显著变化的各站点以下降趋势为 夏两季风速下降趋势都低于观测资料结果。在
主， 站点风速最大下降速率 0. 53 m·s ·（10a） ， 其 1992 年之后， ERA5 再分析资料得到的风速长期趋
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余三个季节则以上升趋势居多， 夏、 秋、 冬三季各 势不显著， 无法再现不同地区的风速上升过程。
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站 点 风 速 最 大 变 化 速 率 为 0. 38 m·s ·（10a） 、 4 资料的订正与评估
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0. 47 m·s ·（10a） 和 0. 48 m·s ·（10a） 。右侧为
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1981 -2020年甘肃省80个气象站点ERA5风速变化 4. 1 ERA5资料订正
趋势显著性分布， 可以明显看出春、 秋、 冬三季均 从前文对 ERA5风速资料与站点观测资料的对
未表现出显著的变化趋势， 仅夏季有 70 个站表现 比中不难发现， ERA5 风速值的大小较观测风速值