【摘 要】
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风沙科学主要关注行星表面的风沙活动。许多干旱或半干旱地区的发展中国家正处于沙漠化威胁与风能发展的两难境地。起沙风对风沙科学和风能工程研究均具有重要意义。然而,很少有对起沙风风速概率进行评估的研究。双参数Weibull概率分布函数的尾端所评估的高风速概率的准确性受到了质疑,且该函数的参数似乎没有实际的意义。输沙率仅能对短期的风沙活动进行评估。输沙势（DP）是一个简单有效的利用起沙风来评估潜在输沙情况
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风沙科学主要关注行星表面的风沙活动。许多干旱或半干旱地区的发展中国家正处于沙漠化威胁与风能发展的两难境地。起沙风对风沙科学和风能工程研究均具有重要意义。然而,很少有对起沙风风速概率进行评估的研究。双参数Weibull概率分布函数的尾端所评估的高风速概率的准确性受到了质疑,且该函数的参数似乎没有实际的意义。输沙率仅能对短期的风沙活动进行评估。输沙势（DP）是一个简单有效的利用起沙风来评估潜在输沙情况的指标。但是,对年输沙量、DP和风能之间关系的研究很少。起沙风可划分为和风与强风,然而在实践中很难将其进行区分,其对沙丘形态的影响也不能通过DP来反映。本研究以起沙风风速概率评估为切入点,通过构造基于Lettau和Lettau输沙率公式的双参数Weibull概率分布函数扩展形式来改进对起沙风风速概率的评估。利用巴丹吉林沙漠周边10个气象站的多年气象资料,使用改进的方法（数学模型）,并结合统计分析和相关性分析等手段对沙漠周边的风况、风能环境和风沙活动进行了准确地描述和评估。主要结论如下:1.利用Lettau和Lettau的输沙率公式与双参数Weibull概率分布函数构造的函数可以改进对起沙风风速概率的评估。改造的Lettau和Lettau输沙率公式可以较准确地评估根据起沙风风况计算的年输沙量（率）。在此基础上,平均风速和风功率密度等指标可被准确地评估。根据年输沙率的分布,和风与强风可通过对应于年最大输沙率的风速进行简便定量区分。这些方法比较简单,且适用于全世界干旱或半干旱地区。2.在小时与月尺度上,10 m高度双参数Weibull概率分布函数的尺度参数可以表征因太阳辐射而引起的对流对风速的影响。在北半球干旱或半干旱地区,形状参数可以表征受气温和下垫面性质共同影响的大气稳定性,这说明气温和下垫面性质均对风速概率分布产生影响。3.量纲分析表明,年平均输沙率和年平均输沙量的实际物理意义分别为一年内起沙风因挟带沙子而平均损耗的风功率密度和一年内单位截面（1m2）上起沙风对其挟带的沙子所做的功。风沙活动对10 m高度起沙风风功率密度的影响不大。各气象站年平均输沙量可消耗单位截面（1 m2）上1.36×102-32.30×102 J的风能。输沙势的单位为kn3,其实际物理意义为风功率密度。理论上,年平均输沙势与年起沙风风功率密度和年平均输沙量在数值上均成正比,比例系数均会受当地起沙风风速概率分布的影响。因此,一段时间内的平均输沙势无法准确表征该时段内的平均输沙率和输沙量。各气象站年最大输沙势与年平均输沙势的比值平均为12.3%,其对应的风速变化不大且接近于某一恒定值（平均为10.09m.s-1）。4.在平坦沙质下垫面上,强风控制着沉积,和风主导了沙子向下风向输运（侵蚀）。在对应于年最大输沙率的风速下风沙活动达到侵蚀-沉积平衡。各气象站年最大输沙率与年平均输沙率的比值平均为11.7%。对应于年最大输沙率的风速与各气象站的起沙风风速概率分布有关,但变化不大且接近于某一恒定值（平均为10.89m·s-1）,这说明当地起沙风风速概率分布并非影响此风速的主导因素。本研究结果为干旱或半干旱区的风能开发提供了依据,提高了对地表过程之一的风沙活动的认识,并对防沙治沙工程具有一定的指导意义。
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