廣東海陵島風能資源高分辨率數值模擬研究

　　WRF 模式采用三重嵌套網格，水平分辨率分別為27km、9km、3km，網格點設置分別為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測量局USGS 發布的30″全球數據場，當分辨率為27km、9km 時采用USGS 地形數據，分辨率為3km時采用美國航天飛機于2000 年用雷達測圖技術得到srtm3 數據，分辨率為3″。 其中srtm3 地形數據是通過對網上下載的源數據進行一定處理，得到WRF 模式前處理模塊WPS 可讀的文件格式。模擬過程中采用計算范圍內所有的地面和探空氣象資料通過格點逼近的方式保證WRF 的模擬結果符合原背景場。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， 格點數為126×100，地形數據采用srtm3 數據。模擬區地形高度分布如圖2 所示。整套模擬系統均在國家氣候中心的刀片服務器上運行。

表1 海陵島各測風塔信息

　　3 實驗資料選取
　　2003 ～ 2004 年廣東省氣候中心在廣東陽江海陵島開展了風能觀測實驗，布設了8 座測風塔，除有一座測風塔高度是10m 以外，另外7 座測風塔高度分別為40m 和60m（圖2），7 座測風塔信息如表1。可以看出，1 號和2 號測風塔位于海陵島西南端201m 高的山體接近頂部的位置，1 號塔周圍地勢較2 號塔開闊；3 號塔位于海陵島西北239m 高山體的頂部，周圍地勢開闊；4 號和5 號塔的海拔高度較低，接近海面，周圍開闊平坦；6 號塔位于海陵島西部山體北側的山腰上；7 號塔位于海陵島西部山體南側的山坳里。總體來看，3 號、4 號和5 號塔對海陵島地區風能資源特性的代表性較好，7 號塔的代表性最差。
　　本文采用2003 年10 月、2004 年1 月、4 月、7 月的測風塔觀測資料與風能資源模擬結果進行對比分析。根據距離模擬區域最近的陽江氣象站的地面常規觀測資料，在本文開展風能資源數值模擬實驗的4 個月內，無大的降水量過程出現，也沒有臺風等災害性天氣過程的出現，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 月最大風速為11m/s，僅出現一次。