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山东职业学院 《风力发电技术》

《风力发电技术》电子教案

项目名称 项目一 风能资源测量与评估 任务1.1 风的形成 教学任务 任务1.2 风的特征及测量 任务1.3 风资源测量与评估 1课时 2课时 1课时 知识目标1、了解风的形成机理，熟悉中国风资源分布情况； 2、了解大气环流、季风环流、局地环流等概念，熟悉风向、风速等级、风的密度等概念。 教学目标能力目标1、能根据经纬度、地形及地貌，会分析风的环流方式，判断当前位置的风向； 2、会使用风速风向仪等仪器，测量风的等级及风向； 3、掌握风能资源的测量与评估方法。 重点 难点 教学组织 ③实物操作； ④汇报考核。 考核方式 提交成果 报告考核 风能资源的测量与评估报告 任课教师 教研室主任 年 月 日

素质目标1、具有工作责任心与职业道德； 2、具有协调作业、团结合作的职业素质； 3、具有规范作业、文明作业的良好职业素养。 风能资源的测量与评估 风能资源的测量与评估 ①任务安排； ②知识讲授（课件、图片、动画、录像、实物、示范等方式）； 山东职业学院 《风力发电技术》

教 学 内 容

任务1.1 风的形成

一、风的特点

1、风的变化性和不稳定性。

2、风力大小从地球表面，随海拔的升高而增大。 3、空气的密度随海拔的升高而减小。 二、风的形成

太阳能正是形成大气压差的原因。 1、气压梯度力

由于高低纬度之间的温度差异，造成了南北向之间的气压梯度，由于气压梯度引起的力就叫气压梯度力。在气压梯度力的作用下，使空气做水平运动，并沿垂直于等压线的方向由高压向低压吹。

? 在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度大，地面和大气接受热量多，温度较高；

? 高纬度地区，太阳高度角小，日照时间短，太阳辐射强度小，地面和大气接受热量少，温度低。 2、地转偏向力

地球自转使空气运动发生偏向力，这种力称为“地转偏向力”。在赤道附近，地转偏向力为零，随着纬度的增加而增大，在极地达到最大。在这种力的作用下，北半球气流向右偏转，南半球气流向左偏转。

图1-1 三圈环流示意图

3、大气环流

在地球上由于地球表面受热不均，引起大气层中空气压力不均衡，因此形成地面与高空的大气环流。这种环流在地球自转偏向力的作用下，形成了赤道到纬度30°N环流圈（哈德来环流）、纬度30°~60°N环流圈和纬度60°~90°N环流圈，这便是著名的“三圈环流”，如图1-1所示。

1）纬度30°N环流圈

在赤道附近，空气受热膨胀上升，造成赤道上空气压升高，空气向极地方向流动。

以北半球为例，由于赤道附近地转偏向力很小，空气基本受气压梯度力影响，因此赤道上空的空气由南向北流动。随着纬度的增加，地转偏向力逐渐加大，空气运动向右偏转。在纬度30°附近，偏角到达90°，地转偏向力与气压梯度力相当，空气运动方向与纬圈平行，所以在纬度30°附近上空，赤道来的气流受到阻塞而聚积，气流下沉，形成这一地区地面气压升高，就是所谓的“副热带高压”。

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副热带高压下沉气流分为两支，一支从副热带高压向南流动，指向赤道。在地转偏向力的作用下，北半球吹东北风，风速稳定且不大，约3~4级，这是所谓的信风，所以在南北纬30°之间的地带称为信风带。这一支气流补充了赤道上升气流，构成了一个闭合的环流圈，称此为哈德来环流，也叫做正环流圈。此环流圈南面上升，北面下沉。

2）纬度30°~60°N环流圈

副热带高压下沉气流的另一支从副热带高压向北流动的气流，在地转偏向力的作用下，北半球吹西风，且风速较大，这就是所谓的西风带。在60°N附近处，西风带遇到了由极地向南流来的冷空气，被迫沿冷空气上面爬升，在60°N地面出现一个副极地低压带。

副极地低压带的上升气流，到了高空又分成两股，一股向南，一股向北。向南的一股气流在副热带地区下沉，构成一个中纬度闭合圈，正好与哈德来环流流向相反，此环流圈北面上升、南面下沉，所以叫反环流圈，也称费雷尔环流圈；

3）纬度60°~90°N环流圈

副极地低压带的上升气流的向北气流，从上升到达极地后冷却下沉，形成极地高压带，这股气流补偿了地面流向副极地带的气流，而且形成了一个闭合圈，此环流圈南面上升、北面下沉与哈德来环流流向类似的环流圈，因此也叫正环流。在北半球，此气流由北向南，受地转偏向力的作用，吹偏东风，在60°~90°之间，形成了极地东风带。

4、季风环流

在一个大范围地区内，它的盛行风向或气压系统有明显的季节变化，这种在1年内随着季节不同，有规律转变风向的风，称为“季风”。季风盛行地区的气候又称季风气候。

冬季，陆地比海洋冷，大陆气压高于海洋，气压梯度力自大陆指向海洋，风从大陆吹向海洋；夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，陆地气压低于海洋，气压梯度力由海洋指向大陆，风从海洋吹向大陆1-3所示。

图1-3 海陆热力差异引起的季风示意图

a)冬季 b)夏季

5、局地环流 1）海陆风

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