[科普中国]-极大风速

简介

最大风速是指在给定时段内的10分钟平均风速的最大值。极大风速是指给定时段内的瞬时风速的最大值。比如挑取一天最大风速就是在这一天内任意的10分钟平均值的最大者为日最大风速；一天的极大风速就在这一天内瞬时（一般是指1s）风速的最大值。 说的简单点就是最大风速是个平均值，极大风速是个瞬时值。在指定的同一时段内，极大风速永远大于等于最大风速，绝大部分情况下极大风速大于最大风速。1

概率计算极大风速是设计大型户外建筑物时需考虑的破坏性气象因素之一。工程技术人员开展设计前必须调查当地不同高度层上极大风速的出现规律，计算出各再现间隔年的极大风速，如百年一遇的极大风速或千年一遇的极大风速，再确定建筑物的防风标准，而后才能开展其他工作。如铁路桥涵一般考虑承受当地20米高100年一遇极大风的冲击，架空输电线要考虑承受当地15年一遇的极大风冲击，此工作实际上是先推算灾害性极大风出现的概率，而后采取预防性措施的过程。

耿贝尔模型统计分析

分析某地不同高度层上极大风速的出现规律、计算各再现间隔年的极大风速，只需分析当地某高度层长时间（30年以上）系列的年极大风速资料，得出耿贝尔分布规律，进而计算出各再现间隔年的极大风速，推导出当地其他高度层的各再现间隔年的极大风速。

步骤：

利用电接风自记资料分析10min最大风速与2min定时最大风速之间的关系，根据分析结果将历史上2min定时最大风速转成10min最大风速，得到一长时间系列的年最大风速；

利用极值统计理论(耿贝尔分布函数)分析所选气象站的最大风速年序列资料，计算各再现间隔年的最大风速；

利用附近自动站积累年极大风与最大风的资料，分析当地最大风与极大风的关系，根据分析结果和各再现间隔年的最大风速计算结果，推导10m高度层各再现间隔年的极大风速；

根据工程设计需要，将10m高度层各再现间隔年的极大风速结果按幂次律公式推导出需要高度层的各再现间隔年的极大风速。1

风电场极大风速估算风电场50年一遇最大和极大风速是决定风电机组极限载荷的关键指标，也是风电项目开发中机组选型和经
济评估的关键指标之一。

风电场50年一遇最大风速通常指10 min平均风速，50年一遇极大风速通常指3S平均风速。极大风速是决定风机能否在风电场内安全生存的一项重要指标。根据相关标准要求，风力发电机组的设计寿命应大于20年，极大风速设计标准为50年一遇，即风力发电机组设计的50年一遇生存风速应大于风电场50年一遇极大风速。

人们研究出了一套利用长期气象站与风电场的相关关系来计算风电场的50年一遇极大风速的做法得到了广泛的认同。

计算主要分几个步骤：

(1)采用Gumbel进行频率计算，利用气象站多年最大风速资料得出气象站l0m高50年一遇的最大风速；

(2)利用气象站与风电场风速的相关关系计算出风电场10 m高50年一遇设计最大风速；

(3)利用测风塔70 m和10 111高度大风切变关系推算轮毂高度处50年一遇设计最大风速；

(4)最后根据阵风系数(一般取1．4)得出轮毂高度处50年一遇设计极大风速并折算到标准空气密度条件。2

案例江苏北部遭龙卷风袭击 极大风速达22.1米/秒

2016年6月23日下午，江苏北部遭遇极端强对流天气。淮安涟水县、盐城滨海县遭遇大暴雨，阜宁县出现冰雹和龙卷风。龙卷风造成有砖瓦房粉碎性破坏，有钢架扭曲、汽车被卷走，有人员伤亡。目前当地正在组织救援。3

2016年6月23日下午2点30左右，盐城阜宁、射阳部分地区出现强雷电、短时降雨、冰雹、雷雨大风等强对流天气，受钩状回波影响，阜宁县新沟镇等地出现34.6m/s(12级)大风，射阳海河镇等地出现27.9 m/s(10级)大风，造成房屋倒塌、人员伤亡、道路受阻、设施农业受损等灾害。据初步统计，截止23日22点，已有78人死亡，近500人受伤，近200人重伤，具体灾情正在进一步核实中，当地正在组织救援。4

2016年9月14日，据福建新闻联播报道，国家海洋预报台报告：在“莫兰蒂”擦过台湾南部的过程中，鹅銮鼻和小琉球的2个浮标分别于今天9时和12时观测到了17米的浪高（有效波高），为我国近海海浪历史观测的最高纪录。中央气象台14日18时继续发布台风红色预警。今天上午，今年第14号台风“莫兰蒂”测出一分钟平均风力85米/秒，阵风达到100米/秒以上，远超京沪高铁的速度。据预计，“莫兰蒂”将以每小时20公里左右的速度向西北方向移动，将于15日凌晨在福建惠安到诏安一带沿海登陆。5