我院肖福安副教授指导硕士研究生黄杰珊在中科院一区Top期刊Global and Planetary Change发表题为“Changes in coastal wind speed in the Northern Hemisphere”的研究成果。

一、研究背景

风速变化是影响风能发展的重要因素。过去几十年，全球地表风速经历了下降后上升的变化，对风能产生重要影响。关于风速变化的研究往往集中在全球大陆及海洋，海岸地区受到海陆交互作用的影响，拥有更大的风速；又因为海岸地区便于安装风电设备、人口集中，能源需求高，因此是风能利用的重点区域。然而，以往关于海岸风速变化的研究往往集中在某个区域，缺乏全球尺度评估，并且海岸风速长期变化的驱动机制探讨不足。本文系统地分析了北半球海岸风速变化的时空特征及其驱动因素，研究成果对于风力发电的发展和规划具有重要意义。

二、研究成果

（1）本文基于1979–2019年的风速观测数据，利用分段线性回归模型，分析了全球和北半球海岸风速变化时空特征：海岸风速变化趋势明显不同于陆地风速变化，在研究时期内存在两个转折点，表现为“上升-下降-上升”的特征。海岸平均风速明显高于陆地平均风速，变化更加稳定。这些特征更有益于海岸地区发展风力发电。

图1. 1979–2019全球及北半球陆地与海岸风速变化特征

（2）揭示了亚洲、欧洲、北美洲海岸风速变化的主要驱动因素。本文选取了19个气候指数和海陆温差指标，综合相关分析和逐步回归，分析了北半球三个大洲海岸风速长期变化趋势的主要驱动因素，构建风速预测模型。研究发现，亚洲海岸风速变化受到海陆热力差异（LSTD）变化的主导，欧洲海岸风速变化主要受到北极涛动（AO）的影响，北美洲海岸风速变化则同时受太平洋年代际涛动（PDO）和西半球暖池（WHWP）影响。通过前向逐步回归选取的因素解释了亚洲海岸风速变化的39%，欧洲的51%以及北美洲的54%。

图2. 北半球海岸风速长期变化的主导因素

（3）揭示了大尺度气候模态如何驱动海岸风速变化。具体而言，对于亚洲来说，陆地表面更迅速地变暖使得陆海温差变小，导致季风环流强度相应减弱。对于欧洲，北极涛动指数（AO）下降及其相关的反气旋异常环流削弱了中纬度西风带，从而降低了欧洲沿海风速。在北美洲地区，太平洋年代际涛动（PDO）减弱及其伴随的反气旋异常环流削弱了西部沿海风速，而西半球暖池（WHWP）增强，产生异常气旋环流和Hadley环流减弱，导致东部风速降低。

图3. 北半球海岸风速变化驱动机制

论文第一作者为我院2024级在读硕士生黄杰珊，通讯作者为肖福安副教授，我院2024级在读硕士生曾兰心、陈斌博士为共同合作者。该成果是黄杰珊同学本科阶段主持的省级大创项目和其本科毕业论文的成果，彰显了我院本科生拔尖创新班人才培养的实效。相关工作得到国家自然科学基金项目（42476021, 92158204），广东省基础与应用基础研究项目（2025A1515010956）和广州市基础研究计划市校（院）企联合基金项目（2024A03J0086）共同资助。