风能气象学引论

目录 第1章 引言 1 第2章 风能气象学基础 4 2.1 风形成的成因 4 2.2 大气的垂直结构 6 2.3 大气变量和作用力 9 2.3.1 大气变量 9 2.3.2 大气控制力 10 2.3.3 力的平衡和地转风 12 2.4 尺度与大气运动的分类 15 2.5 大尺度天气系统 16 2.5.1 中纬度气旋（低压系统） 17 2.5.2 反气旋（高压系统） 19 2.5.3 飓风 20 2.5.4 季风 21 2.5.5 气候态环流 22 2.6 小结 25 练习 27 第3章 气象观测的原理与方法 28 3.1 观测的意义 28 3.2 观测目标 32 3.3 观测理论与数据处理 33 3.4 实际观测 39 3.4.1 观测 39 3.4.2 杯状风速计 42 3.4.3 风向标 44 3.4.4 声波风速仪 45 3.4.5 热线风速计 47 3.4.6 皮托管 47 3.4.7 温度计 48 3.4.8 气压计 49 3.4.9 遥感 50 3.4.10 云高仪 56 3.4.11 探空气球或无线电探空仪 56 3.4.12 星载观测仪器 57 3.5 小结 59 练习 60 第4章 边界层风廓线 61 4.1 一种简单的对数风廓线的推导方法 61 4.2 对数风廓线的应用 63 4.3 幂指数分布规律 65 4.4 平均时间和其他相关性 67 4.5 两类“知名”的风廓线 68 4.6 零平面位移 70 4.7 内边界层 71 4.8 稳定度 74 4.9 莫宁-奥布霍夫相似理论 78 4.10 高度偏差 81 4.11 与地转拖曳定律的联系 82 4.12 地形、障碍物和热对流对风廓线的影响 83 4.13 风向风廓线 84 4.14 小结 84 练习 85 第5章 局地气流 87 5.1 局地效应 87 5.2 地形强迫 88 5.2.1 分析模式 90 5.2.2 简单地形条件下的附着气流 92 5.2.3 复杂地形下的气流分离 94 5.2.4 复杂地形下的流场模式 95 5.3 粗糙度 97 5.4 障碍物 99 5.5 热力环流 101 5.5.1 海陆风 101 5.5.2 山谷风 103 5.6 稳定度的影响 105 5.7 小结 105 练习 106 第6章 大气湍流 107 6.1 湍流成因 109 6.2 雷诺分解和平均 109 6.3 谱 111 6.3.1 谱与傅里叶分析 111 6.3.2 标准图谱 115 6.4 湍流观测 117 6.5 湍流载荷 119 6.6 极端大风 120 6.7 小结 121 练习 121 第7章 尾流 122 7.1 涡轮机间的尾流 123 7.1.1 Jensen模式 124 7.1.2 Ainslie模式 127 7.1.3 相似理论 129 7.1.4 功率损耗 131 7.1.5 尾流模式总结 132 7.2 风电场 134 7.3 复杂问题 134 7.3.1 尾流观测 134 7.3.2 海陆尾流 136 7.3.3 超大型风电场的发展现状 137 7.3.4 风电场间的相互作用 137 7.4 小结 138 练习 138 第8章 数值模拟 140 8.1 模拟及意义 140 8.2 模式输入 140 8.3 模拟 142 8.3.1 数值天气预报模式 144 8.3.2 次网格过程 148 8.4 模式输出 148 8.5 误差 149 8.6 什么是“好”模式 150 8.7 混沌 151 8.8 小结 153 练习 153 第9章 结论 154 参考文献 157 附录 备忘录 163