书城科普缤纷气候
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第23章 缤纷的中国气候(7)

中国风速最大的气象台站也大多位于高山之上。如吉林省安图县长白山天池气象站,海拔2623米,年平均风速高达11.7米/秒,年大风日数267.8天(最多的1969年,曾达304天之多),均居全国第一。第二是山西五台山,年平均风速高达9.0米/秒,年大风日数也有181.9天之多(最多年220天)。

在这些风力既大、大风日数又多的高山气象站,大风天气进行气象观测非常危险。例如五台山气象站在1959年安装粗壮木栏杆之前,每次大风时,都要腰系粗麻绳,低头弯腰前进。进入观测场门后,还要像在激流中游泳一样,斜着身子向上风方向冲去,方能到达百叶箱跟前。打开百叶箱门时稍一疏忽,箱门就会被大风吹掉,即使百叶箱门用铁链子保护也无济于事,每年都要吹坏好几次。

长白山天池气象站冬季风速比五台山更大,不但百叶箱经常被吹坏,就连铁制的雨量筒、百叶箱前的脚踏小梯也经常被大风吹跑。

(3)地形影响风速

地形影响风速,即使是海拔很高的气象站,如果其上风方有更高的山系阻挡,风速也不会很大。例如,新疆天山北坡的天池气象站,海拔高达1943米,但因为它位于三工河谷之中,年平均风速只有2.9米每秒,年大风日数甚至只有1.9天。海拔更高的拉萨(3658米),也因位于拉萨河谷之中,因而年平均风速仅2.3米/秒,年大风日数26.7天,与东部平原上的北京、上海差不多。

也有这种情况,即使气象站建在海拔很高的高山顶上,风速也不见得很大,例如,四川盆地海拔3047米的峨眉山,但年平均风速也只有3.2米/秒,比东北平原上哈尔滨的还要小,年大风日数也只有43.1天。究其原因,是峨眉山位于比它高得多的青藏高原的东侧,盛行西风时,峨眉山就好像躲在高高的挡风墙背后。而往东400千米、比峨眉山低得多的金佛山(海拔1906米),年平均风速已增加到5.0米/秒,年大风日数甚至多达107.7天。

地形影响风速最显著的作用是隘口地形。在这种地形下,气流进入隘口时流线密集,风速可以成倍增大,民间把这种现象叫做“穿堂风”。

新疆西部的阿拉山口就是一个著名的风口,其两侧都是数千米的高山,而隘口海拔仅200~370米之间,是中国和哈萨克斯坦中亚地区气流扩散的主要孔道之一。由于这里隘口特窄,所以风速特大。中国境内的阿拉山口市(国务院于2012年12月17日正式批准设立)气象站位于该隘口东南端附近的艾比湖畔,每年平均8级以上的大风有160.5天,年平均风速高达6.1米/秒。气象站建站后,多次出现风向器超过最大刻度(40米/秒)的大风,曾经刮倒风向杆,吹坏风速仪,发报的天线也被吹跑,因此艾比湖有了“风湖”的外号。此外,位于甘肃河西走廊疏勒河畔的安西,北有海拔2583米的马鬃山,南有海拔3000多米的野马山,极大风速34米/秒,年平均大风日数80天,有“安西风库”之誉。

新疆天山山脉东段的达板城,是天山南北气流的主要通道之一,冷空气常常经此蜂拥南下。达板城风口海拔1100米,气象站位于风口之中,年平均风速5.7米每秒,年平均大风日数133天。1977年5月,一场12级大风,吹得飞沙走石,不仅把经过这里的一列列车车厢玻璃全部砸碎,还掀翻了9节车厢。

云南洱海西南端的下关市,处在西洱河谷的洞口,洱海水正是通过东西走向的西洱河流入漾濞江的。它西宽东窄的地形,使冬春季节沿河谷东进的西风气流流线密集,风速加大。一旦风起,便连续几天狂风大作,飞沙走石,导致下关城内没有建筑物屏蔽的树木都成了偏形树,迎风西侧的大树枝干稀疏,并且从下关至大理公路两旁延伸了几千米之远,所以古来这里便有“下关风”之说。

(4)风能的利用

风是地球上的一种自然现象,从科学的角度看,风常指空气的水平运动分量,包括方向和大小,即风向和风速;但对于飞行来说,还包括垂直运动分量,即所谓垂直或升降气流。风存在于地球上的任何地方,是一种重要的绿色能源。根据风能资源普查最新统计,中国陆域离地面10米高度的风能资源总储量为43.5亿千瓦,其中可开发量约为3亿千瓦,有广阔的开发前景。中国风能资源仅次于俄罗斯和美国,居世界第三位。

风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源,对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对人类社会可持续发展具有重要意义。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。

据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家,中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。中国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达300瓦/米2以上,3~20米/秒风速年累计超过6000小时。内陆风能资源最好的区域,是沿内蒙古至新疆一带,风能密度在200~300瓦/米2,3~20米/秒风速年累计5000~6000小时。这些地区适于发展风力发电和风力提水,新疆达坂城的风力发电站已于1992年装机5500千瓦。

如果你旅游或出差去大西北,沿途就可以看到,在广袤的戈壁滩上,风力发电机成排成行的高大风杆和缓缓转动的风叶,正在利用大自然取之不尽、用之不竭的绿色能源,为人们创造着不可估量的效益。

海上的风能资源更为丰富,近海风力发电技术已成为近来研究和应用的热点。多兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行是国内外风能利用的新趋势,海上风力发电场将成为未来发展的重点。

中国海上风能资源储量远大于陆地风能,10米高度可利用的风能资源储量超过7亿千瓦,而且距离电力负荷中心很近。上海已开始海上风力发电项目的建设,到2010年,上海的风力发电总装机容量已经达到200~300兆瓦。中国第一座长距离跨海大桥东海大桥两侧,也将建成中国内地首个海上风力发电场。

海上风力发电在未来30年内将会得到大力发展,中国计划在近海岸大规模建造水上风力发电站,这些发电站可能建在巨大的浮体上,也可能建在水下大陆架上。鉴于海面上风力通常比地面上大,因此海上风力发电更具有发展前景。未来海上风力发电量将能够实现750亿瓦,几乎达到中国所有发电站装机容量的70%。

如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计,每年可提供5000亿千瓦时电量;海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计,每年可提供1.8万亿千瓦时电量,合计2.3万亿千瓦时电量,相当于2006年发电量2.83万亿千瓦时的81%。

按照热量的丰富程度,将中国的气候带从南到北划分。中国东部秦岭淮河以北,西部青藏高原以北,是温带气候区。寒温带是温带中最冷的气候带,位于大兴安岭北部和黑龙江最北段河谷地区。这里生长期短,地下还有岛状永冻土存在,因此只能种植土豆、荞麦、谷子等耐寒的农作物。中温带是中国气候带中面积最大的一个,主要分布在东北、华北和西北地区,一般只有季节性冻土。玉米、高粱、小麦是中温带的主要农作物,水稻在本带大部分地区均可生长。暖温带分东西两大块,东块在中温带和亚热带之间,主要位于华北地区和黄淮之间;西块主要是塔里木盆地、吐鲁番盆地等南疆地区。本区是中国冬小麦和温带苹果、梨、葡萄等水果的主产区,棉花生长良好。亚热带气候北界在淮河秦岭一线,南界在广东雷州半岛北部,几乎包括了中国整个东南地区,柑橘等怕寒亚热带经济作物可以广为种植。青藏高原上的气候带分布主要决定于海拔高度,海拔4500米以上地区只能长草类,基本上无人居住。纬度稍南、海拔稍低的高原寒温带,牧场广阔,是中国发展畜牧业的好地方。更低一些的高原温带,可以种植青稞、小麦、玉米等农作物。藏东南地区是高原亚热带气候,因高原屏障阻挡东亚冷空气而冬季没有严寒低温,玉米、水稻等喜暖作物生长良好,亚热带经济作物柑橘、茶叶等也可栽培。