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陆地地表风速普遍减小的现象近年来受到广泛关注，它会影响地-气热通量、水汽通量、大气污染以及风能资源储量。为了全面研究这个现象，本文通过观测数据分析及模式模拟得出了北半球陆地地表风速长期变化的时空特征，分析了造成风速变化的两个主要原因——大气运动驱动力和大气运动阻力变化，并研究了受风速变化影响风能资源的长期变化，得到如下主要结论:
1.北半球陆地地表风速长期变化的时空特征。陆地地表风速减弱是一个普遍的现象，1979-2016年间全球有73％的站点观测到了风速下降。在北美洲、欧洲和亚洲风速分别累积下降了-6.5％，-9.6％和-11.2％。欧洲和亚洲的高百分位风速下降明显快于低百分位，而北美洲与此相反。在不同季节上，总体来看春季下降最快而夏季最慢。在不同海拔上，北美洲和欧洲海拔越高风速越趋向增加。风速趋势存在明显的年代际变化，全球平均来看风速下降发生在2010年前，之后风速趋于平稳。北美洲风速下降出现在1980至2010年间，欧洲近38年风速持续下降，亚洲风速下降发生在1990年前和1997-2007年间。在不同季节上的风速年代际变化大多与年均值一致，但欧洲夏季与其他季节差异明显，表现为2000年后显著增加。
2.北半球陆地地表风速长期变化的影响因子。大气运动驱动力方面:1）高层风速对地表风速存在影响，但这种影响有地域差异。在欧洲和亚洲中纬度地区地表风速变化可以由高层解释，而在北美洲和亚洲则不能。2）海平面气压场同样会影响地表风速。1月份冰岛低压减弱，西伯利亚高压北部增强，阿留申低压向西北偏移，导致同期南欧和北美风速减小，而北欧和亚洲风速增加;7月份海平面气压场变化主要表现为冰岛低压增强，导致同期南欧风速增加而北欧风速减小。3）环流系统和大尺度海温也是地表风速的影响因子。TNA和NAO分别影响了北美洲和欧洲陆地地表风速，PDO和西太平洋暖池面积共同影响亚洲中纬度陆地地表风速。大气运动阻力方面:1）城市扩张会使地表风速减小。遥感和实地观测表明城市化速度与风速趋势呈显著负相关关系，模式试验结果表明珠江三角洲城市变化可以解释1979年以来观测风速减小的35％。2）植被变化对风速的影响取决于植被类型。在植被变化由林地变化主导的芬兰，NDVI与风速趋势呈显著负相关，模式试验结果表明南芬兰林地变化可以解释1979年以来观测风速减小的87％。3）边界层湍流活动强度会影响地表风速。北美日间垂直温度递减率普遍呈负趋势，预示湍流活动减弱高层动量更少下传到地表附近，欧洲和亚洲与北美洲相反。总体来看，北美洲地表风速减弱主要可以由边界层日间垂直温度递减率减小造成的湍流混合减弱解释，欧洲主要可以由高空环流减弱和植被增加解释，而亚洲可以由高空环流减弱、城市化和植被增加解释。
3.北半球陆地地表风速长期变化对风能资源的影响。受到地表风速减小的影响，风能资源也经历了明显减少的过程，2012-2016年相对1979-1983年减小了14.8％，适于建设风电场的站点风能资源下降速度超过平均水平。亚洲风能资源减小最为明显，欧洲次之而北美洲减小最慢。气候模式历史风能资源的长期变化模拟存在缺陷，使得未来预估结果存在较大不确定性。
本文全面分析了北半球陆地地表风速长期趋势的空间特征、百分位变化、季节特点、海拔分布特征以及地表风速趋势年代际变化的空间特征和季节特点，并分析了高层风速、海平面气压、环流系统和大尺度海温、城市化、植被变化、边界层湍流强度等6个主要影响因子的作用，最后研究了风能资源的历史变化及气候模式对其的模拟能力。本文可以帮助全面系统理解陆地地表风速普遍下降的现象，并为风能产业的发展和规划提供参考。
1.北半球陆地地表风速长期变化的时空特征。陆地地表风速减弱是一个普遍的现象，1979-2016年间全球有73％的站点观测到了风速下降。在北美洲、欧洲和亚洲风速分别累积下降了-6.5％，-9.6％和-11.2％。欧洲和亚洲的高百分位风速下降明显快于低百分位，而北美洲与此相反。在不同季节上，总体来看春季下降最快而夏季最慢。在不同海拔上，北美洲和欧洲海拔越高风速越趋向增加。风速趋势存在明显的年代际变化，全球平均来看风速下降发生在2010年前，之后风速趋于平稳。北美洲风速下降出现在1980至2010年间，欧洲近38年风速持续下降，亚洲风速下降发生在1990年前和1997-2007年间。在不同季节上的风速年代际变化大多与年均值一致，但欧洲夏季与其他季节差异明显，表现为2000年后显著增加。
2.北半球陆地地表风速长期变化的影响因子。大气运动驱动力方面:1）高层风速对地表风速存在影响，但这种影响有地域差异。在欧洲和亚洲中纬度地区地表风速变化可以由高层解释，而在北美洲和亚洲则不能。2）海平面气压场同样会影响地表风速。1月份冰岛低压减弱，西伯利亚高压北部增强，阿留申低压向西北偏移，导致同期南欧和北美风速减小，而北欧和亚洲风速增加;7月份海平面气压场变化主要表现为冰岛低压增强，导致同期南欧风速增加而北欧风速减小。3）环流系统和大尺度海温也是地表风速的影响因子。TNA和NAO分别影响了北美洲和欧洲陆地地表风速，PDO和西太平洋暖池面积共同影响亚洲中纬度陆地地表风速。大气运动阻力方面:1）城市扩张会使地表风速减小。遥感和实地观测表明城市化速度与风速趋势呈显著负相关关系，模式试验结果表明珠江三角洲城市变化可以解释1979年以来观测风速减小的35％。2）植被变化对风速的影响取决于植被类型。在植被变化由林地变化主导的芬兰，NDVI与风速趋势呈显著负相关，模式试验结果表明南芬兰林地变化可以解释1979年以来观测风速减小的87％。3）边界层湍流活动强度会影响地表风速。北美日间垂直温度递减率普遍呈负趋势，预示湍流活动减弱高层动量更少下传到地表附近，欧洲和亚洲与北美洲相反。总体来看，北美洲地表风速减弱主要可以由边界层日间垂直温度递减率减小造成的湍流混合减弱解释，欧洲主要可以由高空环流减弱和植被增加解释，而亚洲可以由高空环流减弱、城市化和植被增加解释。
3.北半球陆地地表风速长期变化对风能资源的影响。受到地表风速减小的影响，风能资源也经历了明显减少的过程，2012-2016年相对1979-1983年减小了14.8％，适于建设风电场的站点风能资源下降速度超过平均水平。亚洲风能资源减小最为明显，欧洲次之而北美洲减小最慢。气候模式历史风能资源的长期变化模拟存在缺陷，使得未来预估结果存在较大不确定性。
本文全面分析了北半球陆地地表风速长期趋势的空间特征、百分位变化、季节特点、海拔分布特征以及地表风速趋势年代际变化的空间特征和季节特点，并分析了高层风速、海平面气压、环流系统和大尺度海温、城市化、植被变化、边界层湍流强度等6个主要影响因子的作用，最后研究了风能资源的历史变化及气候模式对其的模拟能力。本文可以帮助全面系统理解陆地地表风速普遍下降的现象，并为风能产业的发展和规划提供参考。