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电力工业网风力发电网:一、大气环流
包括风能在内的大部分可再生能源(如：太阳能、水能、生物质能等)的能量来自太阳。
由于地球极地与赤道之间存在温度差异，赤道附近温度高的空气将上升高层流向极地;而极地附近的空气则因受冷收缩下沉，并在低空受指向低纬度的气压梯度力的作用，流向低纬度，这就形成了一个全球性的南北向大气环流，如图1-1所示。这里所说的气压梯度力就是指地球绕太阳公转时，由于日地距离和方位不同，地球上各纬度所接受的太阳的辐射强度不同，从而产生温差和气压差，引起空气流动的作用力。
图1大气在气压梯度力作用下的闭合环流圈
地球除了公转外还有自转，因地球自转形成的地转偏向力叫作科里奥利力，简称偏向力或科氏力。地转偏向力在赤道处为零并随着纬度的增高而增大，在极地达到最大值。
气压梯度力和科里奥利力是大气大规模运动的主要原因。
地球赤道地区的气流受热上升，在北半球大气层的上层向北流动，大约在南北纬30度附近，科里奥利力阻止大气进一步向前流动，空气开始下沉，形成一个高压区(副热带高压)。副热带高压下沉气流分为两支，一支从副热带高压向低纬度流动，指向赤道。在地转偏向力的作用下，北半球吹东北风，南半球吹东南风，风速稳定且不大，约3～4级，这就是所谓的风向随季节变化的“信风”，所以在南北纬度30度之间的地带称为信风带。这一支气流补充了赤道的上升气流，构成了一个闭合的环流圈，称为哈德来(Hadley)环流，也叫做正环流圈。此环流圈南面上升，北面下沉。另一支气流从副热带高压向高纬度流动，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。在北纬60度附近，西风带气流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度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(Ferrel)环流圈。
向北的一股气流，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，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，在北纬60度至90度之间，形成了极地东风带。
如图2所示，从赤道上升流向极地的气流在气压梯度力和地转偏向力的作用和地表温差的综合影响下，在南北两个半球上各出现了四个气压带，即极地东风带、盛行风带、东北(东南)信风带和赤道无风带以及三个闭合环流圈：赤道-纬度30度环流圈、纬度30度-60度环流圈和纬度60度-90度环流圈(称作“三圈环流”)。 需要指出的是，所谓“三圈环流”只是一种理论模型，实际环流比上述情况复杂得多。
图2 气流在气压梯度力和地转偏向力作用下的气压带和三圈环流图
由于气压梯度力和科里奥利力的共同作用，形成了南、北半球不同纬度地区的盛行风向，如表1所示。
表1南北半球不同纬度盛行风向表
了解当地的盛行风向可以避开盛行风向上的障碍物，对风电场宏观、微观选址具有重要的意义。当然，当地地形条件对风向的分布也具有决定性作用。
