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河北北部及周边地面风速长期变化
风电机组的运转会使下风向风速减弱、湍流强度增强。为考察河北、张北、承德地区以及外围的内蒙古地区高速的风电发展是否会造成下游地区较大范围内风速减弱,从而影响北京市大气污染物的扩散,本文在河北北部及周边内蒙古区域内选择了与风电场集中建设区域较近的11个气象站,另外还选择了受周边环境变化影响较小的北京密云气象站,研究1961年-2013年气象站观测风速的长年变化(图3)。从图3可以看出,1961年-2013年12个气象站10m高度年平均风速总体上都呈下降趋势。内蒙古四王子旗、化德,河北张北、怀来和乐亭的地面风速在60年代末和70年代初较长年平均明显偏高,70年代末以后风速一直趋于减弱。其他各气象站的地面风速长年代变化不是很明显,但总体上也是呈减弱的趋势。表1列出了12个气象站1961年-2013年平均地面风速的长年变率,可以看出,地面风速减弱最快的是内蒙古四王子旗和河北张北,大约每年减小0.047m/s;其次是内蒙古化德和河北乐亭,分别为0.040m/s/a和0.042m/s/a;年平均地面风速减弱最慢的是河北围场和丰宁,均为0.006m/s/a。气象站地面风速减弱的长期变化趋势形成的原因,有气候变化背景的作用,也有城市化给气象站周边环境带来的影响因素。总体来看,12个气象站地面风速的变化基本上是渐进的,没有看出有外力影响下的突变。尤其是在2006年-2010年风电开发突飞猛进期间,12个气象站均没有出现风速减弱速度加快的现象。这说明河北北部及周边内蒙古区域内目前规模的风电场建设,对整个区域的地面风速变化没有明显影响。
京津冀地区污染气象条件的长期变化
通风量是描述大气对污染物稀释扩散能力的污染气象参数,数学表达为:
即在混合层高度内,风速与高度乘积的总和,表达了大气动力与热力的综合作用对大气污染物的清除能力。式中VE表示通风量,是一个通量的概念,单位m2/s;u表示近地层风速,它随距离地面的高度而变化,单位m/s;H为混合层高度,与大气稳定度和地面风速有关,单位m。通风量大,说明大气可容纳污染物的空间大,也就是有利于污染物的扩散;通风量小,说明混合层高度低且水平风速小,大气可容纳污染物的空间小,扩散能力差,容易导致污染物聚集,造成大气污染。
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