风形成与风能概述
Summary of Wind Energy
是由空气流动引起的一种自然现象,空气流动的主要原因是气压差别引起的,空气由气压较高的地方流向气压较低的地方。空气压力随高度而减小,在不考虑其他影响时,不同地点在同一高度的气压是相同的,空气不会流动,因为空气的流动是循环的,流走的空气必须由其他空气来补充。如果两地点同高度的气压不同,则会引起空气的流动。
太阳辐射热是造成空气压力变化的主要原因,例如地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同,在赤道和低纬度地区,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;高纬度地区地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,北方地面气压要高于南方地面气压,南北之间的气压梯度,驱使空气作水平运动。
因太阳辐射热直接产生的典型风类有海陆风、山谷风、季风等,再加上其他地理因素就形成信风、台风等类型的风。实际上的风可能由多种因素造成的,也就是说是以某种为主的两种或多种风组成,在本栏目将对几种典型风类进行介绍。
风的主要参数是风速与风向。
风速
我们平常说微风、小风、大风、暴风就代表不同的风速,风速是指空气在单位时间内流动的水平距离,风速常用单位是m/s、km/h、knot(海里/小时,又称“节”,)表示,其换算关系如下
1m/s=3.6km/h 1knot=1.852km/h
1km/h=0.278m/s 1knot=0.514m/s
在工程与科学领域是需要准确的数值,但平常只把风速进行简单的分级,国际上通用的风力等级是英国人蒲福1805年拟定的蒲氏风力分级表,是根据风对地上物体所引起的现象将风的大小分为13个等级(0—12级),其风速值是平地上离地10米处的风速。1946年以后,又在原表基础上,作了扩充,增加到18个等级(0—17级),见下表。
蒲氏风力分级表
在给定时间段内风速的平均值称为平均风速。例如小时平均风速、日平均风速、月平均风速、年平均风速。
风向
风向是指风吹来的方向,例如北风就是指空气自北向南流动。风向一般用8个方位表示,分别为:北、东北、东、东南、南、西南、西、西北。
下图是风的方向图,有16个方位,标注有各方向的中英文名称与角度。
图1--风向的方位图
风速与风向可通过专用的传感器进