詹 思，齊琳琳，盧 偉

基于CCMP資料和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的西北太平洋海面風(fēng)場(chǎng)特征分析

詹 思1,2，齊琳琳2，盧 偉1

（1.解放軍理工大學(xué)，江蘇南京211101；2.空軍裝備研究院航空氣象防化研究所，北京100085）

利用由美國(guó)宇航局物理海洋學(xué)數(shù)據(jù)分布存檔中心發(fā)布的2007—2011年CCMP風(fēng)場(chǎng)資料，針對(duì)西北太平洋海面風(fēng)場(chǎng)的季、月、日變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：西北太平洋海面風(fēng)場(chǎng)具有明顯的季、月變化特征，夏季盛行西南風(fēng)，風(fēng)向多變，風(fēng)速最低；冬季盛行東北風(fēng)，風(fēng)速偏高。大風(fēng)頻發(fā)區(qū)域位于南海海域、臺(tái)灣海峽和日本島以東，且冬季發(fā)生頻率明顯高于其他3個(gè)季節(jié)。此外，還利用獲取到的2014年8月海面自動(dòng)觀測(cè)站和9月海上探空資料對(duì)相應(yīng)月份的風(fēng)場(chǎng)特征進(jìn)行細(xì)化分析，表明8月洋區(qū)盛行西南風(fēng)，而9月西南風(fēng)逐漸消退，風(fēng)速減小，變化特征與相應(yīng)月份CCMP的海面風(fēng)分析相符。

西北太平洋；海面風(fēng)場(chǎng)；變化特征；觀測(cè)印證

1 引言

西北太平洋西臨亞洲，北連淺而窄的白令海，并通過白令海峽與北冰洋溝通[1]，不僅生物資源繁多，礦物資源豐富，而且地理位置優(yōu)越，具有重要的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事地位[2]。海面風(fēng)是海洋上層運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿碓?，不僅可以驅(qū)動(dòng)洋流或海浪，而且調(diào)節(jié)著海洋大氣之間的熱量、水汽和物質(zhì)交換，維持區(qū)域與全球的氣候平衡[3]。同時(shí)，海面風(fēng)對(duì)人類的生活、經(jīng)濟(jì)和軍事等活動(dòng)有著重要影響[4-5]，不穩(wěn)定的海面風(fēng)往往會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和航運(yùn)安全隱患[4]。因此，深入了解西北太平洋海面風(fēng)分布特征，不僅對(duì)保障航海安全、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海上軍事活動(dòng)等有重要意義，同時(shí)對(duì)開發(fā)海洋風(fēng)能資源、研究海氣相互作用和全球氣候變化等有著重要價(jià)值。

早期海面風(fēng)的研究主要依據(jù)布設(shè)浮標(biāo)或走航調(diào)查資料[1,6]，但由于船舶、浮標(biāo)以及在沿岸、島嶼等的風(fēng)場(chǎng)資料數(shù)量很稀少且分布很不規(guī)則，使得海面風(fēng)的時(shí)空連續(xù)特征分析存在很大不足。近年來，以衛(wèi)星資料為主，觀測(cè)資料為輔的多數(shù)據(jù)融合再分析資料逐漸發(fā)展和豐富，為海面風(fēng)細(xì)化分析提供了基礎(chǔ)。沈春等[7]和劉春霞等[8]證明了QuikSCAT數(shù)據(jù)在南海海面風(fēng)分析的可用性和可信性。Ward等[9]利用COADS資料，Young等[10]利用TOPEX衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品得出了全球海面風(fēng)速呈遞增趨勢(shì)的結(jié)論。張德天等[11]、朱苗苗等[12]基于QN（QuikSCAT/ NCEP）混合風(fēng)場(chǎng)資料分析出中國(guó)海海面風(fēng)的季節(jié)變化特征和大風(fēng)中心，而王靜等[13]、潘靜等[14]則對(duì)西北太平洋的風(fēng)速特征和長(zhǎng)期變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究。相比而言，多衛(wèi)星融合形成的CCMP（Cross-Calibrated Multi-Platform）風(fēng)場(chǎng)資料以高時(shí)空分辨率、時(shí)間序列長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在海面風(fēng)研究中得到廣泛應(yīng)用。毛科峰等[15]對(duì)東中國(guó)海海域CCMP、ERA和QN混合風(fēng)場(chǎng)的精度進(jìn)行了評(píng)估和對(duì)比分析，認(rèn)為CCMP資料在深遠(yuǎn)海域精度更高。曠芳芳等[16]在臺(tái)灣海峽海域?qū)CMP、NCEP和ERA風(fēng)場(chǎng)資料進(jìn)行比較和評(píng)估，驗(yàn)證了CCMP資料在中國(guó)海海域應(yīng)用的準(zhǔn)確性。Atlas等[17]證實(shí)CCMP較其他單個(gè)的衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)量的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在精度方面有很大的提高。鄭崇偉[18]在分析CCMP資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)海的海面風(fēng)存在明顯的季節(jié)變化，存在東海和南海兩個(gè)風(fēng)速大值中心，且大部分海域海面風(fēng)速呈逐年遞增趨勢(shì)。劉志宏等[19]則基于CCMP資料分析了西北太平洋風(fēng)速的逐年線性趨勢(shì)和極值，得出海面風(fēng)風(fēng)速逐年遞增的結(jié)論。由此可知，諸多學(xué)者針對(duì)不同資料的西北太平洋海面風(fēng)特征分析認(rèn)為，西太平洋冬季盛行東北風(fēng)，夏季盛行西南風(fēng)，且冬季風(fēng)明顯強(qiáng)于夏季風(fēng)。同時(shí)大部分海域海面風(fēng)風(fēng)速呈現(xiàn)逐年緩慢增加趨勢(shì)。

針對(duì)以往基于CCMP資料的西北太平洋海面風(fēng)場(chǎng)逐月和各季日變化特征研究的不足，本文利用2007—2011年的CCMP風(fēng)場(chǎng)資料，針對(duì)該海域進(jìn)行了海面風(fēng)的季、月、日逐步細(xì)化的系統(tǒng)性分布特征及頻率變化研究，并結(jié)合獲取到的2014年海上觀測(cè)資料對(duì)相應(yīng)月份的分析結(jié)果進(jìn)行細(xì)化和驗(yàn)證，以期為西北太平洋海面風(fēng)特征的客觀定量化認(rèn)識(shí)提供依據(jù)，從而為提高海面風(fēng)的預(yù)報(bào)保障能力奠定基礎(chǔ)。

2 資料和方法

2.1 資料

CCMP海面風(fēng)資料是由美國(guó)宇航局物理海洋學(xué)數(shù)據(jù)分布存檔中心（Physical Oceangraphy Distributed Active Archive Center，PO.DAAC）發(fā)布的一種高分辨率（時(shí)間、空間）的多衛(wèi)星融合資料，目前在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。它以歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）的再分析和業(yè)務(wù)資料為背景場(chǎng)，通過變分同化分析法融合了QuikSCAT、ADEOS-II、AMSR-E、TRMM TMI和SSM/I等多種衛(wèi)星探測(cè)海面風(fēng)產(chǎn)品，以及部分船舶、浮標(biāo)觀測(cè)資料。將該資料與船舶、浮標(biāo)和TAO浮標(biāo)觀測(cè)資料對(duì)比，風(fēng)速均方根差異分別為1.62 m/s、1.29 m/s和0.57 m/s，風(fēng)向均方根差異則分別為11.46°、10.07°、7.06°，遠(yuǎn)低于其他資料。顯然，CCMP較其他風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在精度方面有很大的提高[20]。

目前該資料提供的海面10 m風(fēng)時(shí)間跨度為1987年7月—2011年12月，空間范圍為-78.375°～78.375°、0.125°～359.875°，時(shí)間間隔6 h，水平分辨率為0.25°×0.25°，可較好的應(yīng)用于大氣、海洋研究，以及天氣預(yù)報(bào)和短期氣候預(yù)測(cè)等方面。由于2012年及以后的數(shù)據(jù)網(wǎng)站暫未提供，因此選取2007—2011年的CCMP資料，采用平均值統(tǒng)計(jì)法著重分析了西北太平洋（0°～40°N，104°～150°E）海面風(fēng)的各類特征。

2.2 方法

本文通過平均值統(tǒng)計(jì)法計(jì)算西北太平洋海面風(fēng)季節(jié)平均和月平均，分析各個(gè)季節(jié)和月份海面風(fēng)風(fēng)向風(fēng)速的空間分布；再利用頻率統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)不同風(fēng)向、風(fēng)力等級(jí)的出現(xiàn)頻率，分析不同時(shí)間的盛行風(fēng)向和風(fēng)速；最后采用區(qū)域平均法計(jì)算某一區(qū)域的海面風(fēng)平均，通過對(duì)其時(shí)間序列的分析，得到海面風(fēng)的時(shí)間變化特征。其中，本文采用矢量平均法[21]對(duì)海面風(fēng)的風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行平均值計(jì)算。

將風(fēng)矢表示為U→=(u,v)，其中u表示緯向風(fēng)，v表示經(jīng)向風(fēng)。先分別計(jì)算緯向風(fēng)平均和經(jīng)向風(fēng)平均：

3 海面風(fēng)的季節(jié)特征分析

3.1 風(fēng)速和風(fēng)向的季平均分布

圖1 西北太平洋海面風(fēng)向、風(fēng)速季平均分布

從多年平均的各季海面風(fēng)向、風(fēng)速水平分布可見（見圖1），春季（3—5月）30°N以北（渤海和日本海海域）主要是偏西風(fēng)，其他海域以東風(fēng)和東北風(fēng)為主，尤其在東南洋區(qū)（5°～25°N，125°～150°E）基本表現(xiàn)為平直東風(fēng)；各區(qū)風(fēng)速都較小，一般在2.5 m/s以下，臺(tái)灣海域和東南海區(qū)存在較高風(fēng)速，在6.5 m/s左右。對(duì)于夏季（6—8月）而言，西北太平洋明顯受夏季風(fēng)影響，并處于副熱帶高壓控制下。受此影響，南海海域和菲律賓群島附近以西南風(fēng)為主，在臺(tái)灣海峽附近轉(zhuǎn)為南風(fēng)，黃海和渤海海域以北風(fēng)和東北風(fēng)為主，130°E以東洋面，以東南風(fēng)為主，東北海區(qū)風(fēng)向呈現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；各海區(qū)平均風(fēng)速偏小，但大部分地區(qū)可達(dá)2 m/s以上，在此期間，南海季風(fēng)全面爆發(fā)并持續(xù)整個(gè)夏季，南海海域持續(xù)出現(xiàn)風(fēng)速大值區(qū)，平均風(fēng)速可達(dá)6.5 m/s以上，同時(shí)，南海季風(fēng)造成南海上空云量增多，水汽充足，成為我國(guó)夏季降水的重要來源之一[22]。同樣，秋季（9—11月）也是一個(gè)過渡季節(jié)。35°以北主要表現(xiàn)為偏北風(fēng)，渤海、黃海和東海都已轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北風(fēng)，南海海域海面風(fēng)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，大洋東南部與春季相似，表現(xiàn)為平直東風(fēng)；各海區(qū)風(fēng)速分布與春季類似，臺(tái)灣海峽大值達(dá)到8 m/s以上。至于冬季（12—2月），副熱帶高壓被強(qiáng)盛的阿留申低壓逼退至洋面東南角，大洋洋面基本位于低壓控制之下，大陸上強(qiáng)大的西伯利亞冷高壓致使西部洋區(qū)被冷空氣影響，此外，洋區(qū)還飽受東北冬季風(fēng)的影響。整片洋區(qū)都表現(xiàn)為偏北風(fēng)，30°N以北（黃渤海和日本海峽周圍）存在明顯的西北風(fēng)，30°～25°N之間的東部洋區(qū)出現(xiàn)風(fēng)向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由西北風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，25°N以南洋區(qū)基本呈現(xiàn)東北風(fēng)，赤道附近風(fēng)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為北風(fēng)；四季之中明顯冬季風(fēng)速最大，大部分洋區(qū)風(fēng)速在5 m/s以上，臺(tái)灣海峽和南海南部風(fēng)速可達(dá)到9.5 m/s以上。

3.2 季節(jié)內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)向頻率的季平均分布

在季節(jié)平均特征分析基礎(chǔ)上，還對(duì)季節(jié)內(nèi)的風(fēng)向、風(fēng)速頻率和6級(jí)以上大風(fēng)頻率進(jìn)行分析。風(fēng)速和風(fēng)向頻率的季節(jié)分布能反映每個(gè)季節(jié)的盛行風(fēng)向和風(fēng)速，對(duì)季節(jié)平均特征進(jìn)行驗(yàn)證，還能細(xì)化季節(jié)平均下表現(xiàn)出來的風(fēng)向和風(fēng)速特征。

如圖2所示，春季和秋季，洋區(qū)主要以偏東風(fēng)為主，尤其是東、東北和東北偏東風(fēng)向，出現(xiàn)頻率都在10%以上，偏西風(fēng)和偏南風(fēng)出現(xiàn)頻率則偏低。風(fēng)力等級(jí)頻率分布接近于正態(tài)分布，主要集中在1級(jí)～5級(jí)（0.3～10.7 m/s），2、3、4級(jí)風(fēng)（1.6～7.9 m/s）發(fā)生最為普遍，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)6級(jí)和7級(jí)風(fēng)（10.8～17.1 m/s），但7級(jí)以上大風(fēng)則幾乎未發(fā)生。夏季西北太平洋區(qū)最常出現(xiàn)偏東風(fēng)和西南風(fēng)，偏北風(fēng)發(fā)生頻率極低，幾乎不超過3%，其他方向海面風(fēng)都有發(fā)生。風(fēng)力等級(jí)頻率比較類似于春秋季，更接近正態(tài)分布。與春秋季相比，1～4級(jí)風(fēng)（0.3～7.9 m/s）出現(xiàn)頻率增加，尤其2、3級(jí)風(fēng)頻率明顯偏高，5級(jí)及以上風(fēng)（＞8.0 m/s）則相對(duì)減小。由于夏季時(shí)，西北太平洋是臺(tái)風(fēng)高發(fā)區(qū)域，風(fēng)向相對(duì)多變，因此風(fēng)向頻率分析結(jié)果與季節(jié)平均有所不同。冬季的海面風(fēng)則集中表現(xiàn)為東北向風(fēng)，尤以東北風(fēng)和東北偏東風(fēng)向出現(xiàn)頻率明顯最高。風(fēng)力等級(jí)頻率形勢(shì)明顯與其他3個(gè)季節(jié)不同，主要風(fēng)速集中在1～6級(jí)（0.3～13.8 m/s），1～5級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率較其他季節(jié)低，6、7級(jí)風(fēng)出現(xiàn)頻率卻明顯高于其他季節(jié)。分析結(jié)果與季節(jié)平均分析結(jié)果接近，符合東北季風(fēng)特點(diǎn)。

圖2 西北太平洋季節(jié)風(fēng)向和風(fēng)力分布圖

圖3 西北太平洋6級(jí)以上大風(fēng)頻率季節(jié)分布圖

考慮到6級(jí)（10.8 m/s）以上大風(fēng)具有較強(qiáng)的破壞力，經(jīng)常造成不同程度的災(zāi)害[1]。因此又重點(diǎn)針對(duì)各個(gè)季節(jié)分析了6級(jí)以上大風(fēng)頻率的分布（見圖3）。春季，10°N以南幾乎不出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)，大風(fēng)區(qū)主要位于30°N以北和臺(tái)灣海峽（15%～25%）。夏季時(shí)，大風(fēng)發(fā)生區(qū)域略南擴(kuò)，但頻率不高，普遍維持在10%以下，南沙群島附近有個(gè)小高值中心（15%左右）。秋季，大風(fēng)出現(xiàn)頻率逐漸增加，7°N以北都有發(fā)生，頻率最大區(qū)依舊出現(xiàn)在臺(tái)灣海峽附近，達(dá)到25%以上，日本島以東洋面明顯增加。冬季，5°N以北幾乎是大風(fēng)頻發(fā)區(qū)域，其中日本島以東、臺(tái)灣海峽周圍和南海南部可達(dá)到40%以上。顯然，臺(tái)灣海峽幾乎全年都有大風(fēng)事件，這主要是由于臺(tái)灣海峽正位于黑潮通過路徑，且地形呈現(xiàn)出南寬北窄的喇叭形而產(chǎn)生狹管效應(yīng)，二者相疊加，導(dǎo)致大風(fēng)事件頻發(fā)。

4 海面風(fēng)逐月變化特征分析

第三部分已經(jīng)對(duì)海面風(fēng)的季節(jié)變化特征進(jìn)行了分析，得出季節(jié)變化規(guī)律。本節(jié)在季節(jié)變化基礎(chǔ)上，對(duì)海面風(fēng)逐月變化進(jìn)行了分析。

4.1 風(fēng)向和風(fēng)速月平均分布

多年平均海面風(fēng)月平均分布圖顯示（見圖4），1月風(fēng)場(chǎng)分布幾乎與冬季風(fēng)場(chǎng)相同：以25°N左右為分界線，以北表現(xiàn)為明顯的西北風(fēng)，25°N附近出現(xiàn)風(fēng)向的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由西北風(fēng)變化為東北風(fēng)，以南則基本處于東北風(fēng)控制下，只有赤道附近出現(xiàn)風(fēng)向的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；洋區(qū)風(fēng)速普遍偏高，基本達(dá)到5 m/s以上，臺(tái)灣海峽和南海南部依舊是大值區(qū)，風(fēng)速甚至可達(dá)10 m/s以上。2月海面風(fēng)依舊表現(xiàn)為冬季風(fēng)場(chǎng)特征，風(fēng)向分布與1月基本相同，風(fēng)速則有明顯減小。3月與2月類似，但5 m/s以上風(fēng)區(qū)逐漸減小至25°N以南。而4月，5°～25°N之間的東北風(fēng)開始向東風(fēng)轉(zhuǎn)化，風(fēng)速持續(xù)減?。蝗毡緧u以東洋面轉(zhuǎn)為西風(fēng)，黃渤海轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，幾乎降至0 m/s。到了5月洋區(qū)風(fēng)速偏低，只有菲律賓群島-馬里亞納海溝區(qū)域可達(dá)5 m/s以上，洋區(qū)大部分區(qū)域仍處于偏東風(fēng)控制，但南海季風(fēng)逐漸發(fā)展，并在5月中下旬開始爆發(fā)，因此南海海域已經(jīng)開始出現(xiàn)西南風(fēng)[23]。6月除了0°～20°N，130°～150°E洋區(qū)為偏東風(fēng)，其他區(qū)域都表現(xiàn)為偏南風(fēng)，且南海周圍和臺(tái)灣以東風(fēng)速逐漸增大。7月南海海域和日本島以東盛行西南風(fēng)，其他海域基本表現(xiàn)為偏南風(fēng)，且南海南部存在相對(duì)大值中心，最大風(fēng)速可達(dá)8 m/s。但到了8月風(fēng)速相對(duì)大值區(qū)開始縮小。進(jìn)入秋季，9月黃渤海海域已經(jīng)出現(xiàn)東北風(fēng)，夏季風(fēng)開始崩潰。進(jìn)入10月15°N以北偏南風(fēng)完全消失，南海北部也出現(xiàn)東北風(fēng)。10°以南幾乎無風(fēng)，臺(tái)灣海峽卻表現(xiàn)為風(fēng)速大值區(qū)。11月東北風(fēng)區(qū)持續(xù)南擴(kuò)，黃渤海域轉(zhuǎn)為西北風(fēng)；5°以北的大面積洋區(qū)風(fēng)速繼續(xù)增大，臺(tái)灣海峽的大值區(qū)南延至南海海域。到了12月海面風(fēng)分布狀況已有明顯的冬季風(fēng)場(chǎng)特征。

4.2 逐月風(fēng)向和風(fēng)速頻率的月平均分布

圖5為逐月風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)速頻率分布圖。由圖可見，1月東北風(fēng)頻率明顯最高，其次是東北偏東風(fēng)和東北偏北風(fēng)，偏南風(fēng)頻率在3%以下。2月開始，偏東北方向風(fēng)頻率逐漸降低，偏南方向風(fēng)開始增多，但頻率仍不超過6%。5月東北方向風(fēng)明顯減少，偏西南風(fēng)迅速增多。6月開始盛行西南方向風(fēng)，同時(shí)東風(fēng)頻率依舊很高。7月東風(fēng)頻率明顯降低，偏西南風(fēng)繼續(xù)增加，西北方向風(fēng)出現(xiàn)頻率降至2%。8月開始，偏西南風(fēng)逐漸減少，與之對(duì)應(yīng)的偏東北風(fēng)則陸續(xù)增加，并隨時(shí)間推移重新占據(jù)主導(dǎo)地位。12月的風(fēng)向頻率分布狀況幾乎與2月重合，明顯以東北方向風(fēng)為主，但頻率較1月偏低。在風(fēng)力等級(jí)方面，1月風(fēng)力明顯偏高，5級(jí)風(fēng)（8.0～10.7 m/s）為主，6級(jí)及以上大風(fēng)（＞10.8 m/s）頻率也明顯高于其他月份。2月開始，高頻率風(fēng)力等級(jí)逐漸降低，2、3、4月以4級(jí)風(fēng)（5.5～7.9 m/s）為主，5月開始3級(jí)風(fēng)（3.4～5.4 m/s）占據(jù)主要地位，頻率分布曲線特征近似于正態(tài)分布。6、7、8月時(shí)3級(jí)風(fēng)頻率一直維持在25%以上，6級(jí)風(fēng)頻率則成為全年最低。8月之后，依舊以3級(jí)風(fēng)為主，但是頻率逐漸降低，9、10月幾乎與2級(jí)風(fēng)（1.6～3.3 m/s）頻率持平。11月開始高頻率風(fēng)力等級(jí)逐漸增大，正態(tài)分布形態(tài)消失，且2、3級(jí)風(fēng)頻率持續(xù)減小，4級(jí)風(fēng)成為主導(dǎo)風(fēng)。

圖4 西北太平洋海面風(fēng)向、風(fēng)速月平均分布

圖5 西北太平洋各月風(fēng)向和風(fēng)力分布圖

依舊考慮6級(jí)以上（＞10.8 m/s）大風(fēng)的破壞性，分析逐月6級(jí)以上大風(fēng)頻率分布圖可知（圖略），1月時(shí)大風(fēng)頻率分布與冬季分布十分相似，10°N以北整片洋區(qū)大風(fēng)頻率都不低于20%，臺(tái)灣海峽、南海海域和日本島以東洋面甚至超過40%。2月開始大風(fēng)發(fā)生范圍逐漸北縮，頻率也逐漸降低，5月時(shí)只有日本島以東洋面和臺(tái)灣海峽周圍有大風(fēng)發(fā)生，且頻率都不超過15%。6月西北太平洋6級(jí)以上大風(fēng)發(fā)生頻率為全年最低，只有日本島以東洋面以及中國(guó)海海域附近偶爾發(fā)生。7、8月大風(fēng)發(fā)生區(qū)域逐漸南擴(kuò)，并在洋區(qū)中部連成一片，但頻率普遍不高，15%以上區(qū)域只存在與南海-臺(tái)灣海峽一帶。8月過后，大風(fēng)發(fā)生范圍擴(kuò)展至整個(gè)10°N以北洋區(qū)，且發(fā)生頻率逐漸增大，尤其在臺(tái)灣海峽和日本島以東洋面迅速增至30%以上。到12月時(shí)，大風(fēng)頻率空間分布狀況已與1月類似，只是頻率較1月時(shí)偏低，10°～25° N之間的東部洋面大風(fēng)頻率在5%以下。

5 海面風(fēng)各季的日變化特征分析

考慮到分析海面風(fēng)季節(jié)內(nèi)日變化過程有助于海面風(fēng)的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)和趨勢(shì)預(yù)報(bào)，為此以4、7、10和1月作為春、夏、秋、冬四季代表月，對(duì)其風(fēng)向風(fēng)速進(jìn)行區(qū)域平均（選取臺(tái)灣海峽-南海海域，10.5°～16.5°N，113.5°～119.5°E）后進(jìn)行季節(jié)日變化特征分析。

從西北太平洋多年各季風(fēng)向日變化（見圖6）可以看出，春、秋、冬季風(fēng)向變化比較明顯，春季由東北風(fēng)逐漸向偏西南風(fēng)變化，秋季則與春季相反，由西南風(fēng)和偏西風(fēng)向東北風(fēng)變化，2009年和2010年在10月18—24日的異常分別與有記載的臺(tái)風(fēng)記錄“盧碧（Lupit）”和“梅姬（Megi）”吻合。冬季，風(fēng)向明顯穩(wěn)定在東北方向。夏季風(fēng)向變化略復(fù)雜，雖以西南風(fēng)和偏南風(fēng)為主，但是變化頻繁，主要是因?yàn)橄募緯r(shí)臺(tái)灣海峽-南海海域?yàn)榕_(tái)風(fēng)頻發(fā)地區(qū)，所以時(shí)序變化特征與季節(jié)、月平均變化特征有所出入。

而對(duì)于西北太平洋多年各季風(fēng)速日變化（見圖7）而言，春季風(fēng)速整體呈遞減趨勢(shì)；夏季風(fēng)速偏低，一般在5 m/s左右，7月中旬和月末出現(xiàn)風(fēng)速的明顯增加；秋季，前期受夏季影響下風(fēng)速變化大，中后期呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)；冬季風(fēng)速最大，隨時(shí)間呈震蕩變化。

6 海上觀測(cè)資料補(bǔ)充分析

考慮海上實(shí)際觀測(cè)資料的應(yīng)用對(duì)于上述基于CCMP風(fēng)場(chǎng)的分析結(jié)果具有很好的細(xì)化和驗(yàn)證意義，為此，我們還利用2014年8月海面自動(dòng)觀測(cè)站資料和9月海調(diào)探空資料，對(duì)海面10 m風(fēng)進(jìn)行了時(shí)序變化分析，并與之前的基于CCMP資料分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

2014年8月2—20日的海面自動(dòng)觀測(cè)資料分布從黃海南延至臺(tái)灣島以東，向東南方向穿過菲律賓海盆，最終終止在新幾內(nèi)亞島以北（見圖8）。資料每分鐘4個(gè)記錄，分析采用的是逐小時(shí)一次。從圖9的風(fēng)隨時(shí)間變化來看，2—20日期間，風(fēng)向呈有規(guī)律地連續(xù)變化，不存在明顯的風(fēng)向突變。其中，5—6日、15—16日期間的風(fēng)向呈明顯的順時(shí)針變化；風(fēng)速在1～8 m/s間波動(dòng)，而8月7日晚至8月9日晚間，則出現(xiàn)連續(xù)存在10 m/s以上大風(fēng)。

圖6 西北太平洋多年各季風(fēng)向日變化圖

圖7 西北太平洋多年各季風(fēng)速日變化圖

結(jié)合觀測(cè)時(shí)段觀測(cè)點(diǎn)海面風(fēng)全部記錄的風(fēng)向和風(fēng)速頻率（見圖10）可知，8月，黃海-臺(tái)灣-新幾內(nèi)亞島一帶，偏西南方向（S-SW-W）風(fēng)占據(jù)主導(dǎo)地位出現(xiàn)頻率相加超過50%，偏東南方向（NNE-NE）風(fēng)出現(xiàn)頻率次之，頻率在10%左右。主要風(fēng)力等級(jí)在1～5級(jí)（0.3～10.7 m/s），偶有6級(jí)及以上（＞10.8 m/s）大風(fēng)出現(xiàn)。這一特征與之前基于CCMP風(fēng)場(chǎng)的8月分析結(jié)果總體相似，即東風(fēng)出現(xiàn)頻率減少，偏西南風(fēng)頻率增加。

相比而言，9月的海上探空觀測(cè)均集中于南海海域（見圖11）。該資料時(shí)段為8月29日—9月21日，逐6 h、逐10 m一個(gè)記錄。分析主要針對(duì)距海面10 m處風(fēng)向、風(fēng)速隨時(shí)間的變化進(jìn)行。由圖12可知，該時(shí)段該海域沒有明顯變化規(guī)律，以偏東方向風(fēng)偏多，大多風(fēng)向在東北偏東和東南偏東方向，中旬有少數(shù)西南風(fēng)出現(xiàn)。由此推斷，該時(shí)段西南季風(fēng)已經(jīng)崩潰，逐漸向東北季風(fēng)轉(zhuǎn)變。風(fēng)速大多集中在5 m/s以下，少數(shù)時(shí)刻突破10 m/s。分析結(jié)果與之前基于CCMP風(fēng)場(chǎng)的9月特征分析類似。

圖8 海上自動(dòng)觀測(cè)站點(diǎn)分布圖

圖9 2014年8月2—20日海面自動(dòng)觀測(cè)風(fēng)向和風(fēng)速隨時(shí)間變化圖

圖10 2014年8月2—20日海面自動(dòng)觀測(cè)風(fēng)向和風(fēng)力分布圖

圖11 海上探空站點(diǎn)分布圖

7 結(jié)論

本文利用2007—2011年CCMP風(fēng)場(chǎng)資料，對(duì)西北太平洋海面風(fēng)場(chǎng)的季、月、日變化等特征進(jìn)行了分析，并結(jié)合獲取到的2014年海上觀測(cè)資料對(duì)相應(yīng)月份的分析結(jié)果進(jìn)行細(xì)化和驗(yàn)證。研究表明：

（1）海面風(fēng)存在明顯的季節(jié)變化特征，且海面風(fēng)的月特征與其季節(jié)變化特征存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。夏季（6—8月）西北太平洋區(qū)盛行西南風(fēng)，風(fēng)速大值區(qū)位于南海海域，冬季（12月—次年2月）盛行東北風(fēng)，整體風(fēng)速偏高，達(dá)到一年最大值；全年中以7月時(shí)西南風(fēng)特征最為明顯，次年1月東北風(fēng)最為強(qiáng)烈。春（3—5月）、秋（9—11月）兩季屬于風(fēng)向風(fēng)速的冬夏過渡時(shí)期，其中風(fēng)向多變，不存在固定盛行風(fēng)向；風(fēng)速存在漸變過程，風(fēng)速大值區(qū)在臺(tái)灣海峽和菲律賓群島以東海域；

（2）6級(jí)以上大風(fēng)，夏季主要發(fā)生在南海海域，頻率最低；冬季頻率最高，范圍最廣，自南海至日本島以東都有發(fā)生；春季和秋季頻率偏低，發(fā)生區(qū)域較冬季時(shí)偏北；

圖12 2014年8月29—9月21日海面觀測(cè)的10 m處風(fēng)向和風(fēng)速（隨時(shí)間變化圖

（3）海面風(fēng)日變化，4月海面風(fēng)由東北風(fēng)向南風(fēng)轉(zhuǎn)化，風(fēng)速逐漸減?。?月時(shí)風(fēng)向以西南風(fēng)為主，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)風(fēng)向的劇烈變化，風(fēng)速一般維持在6 m/s以下；10月風(fēng)向有西南風(fēng)向東北風(fēng)，風(fēng)速隨時(shí)間遞增；1月風(fēng)向穩(wěn)定，風(fēng)速一般維持在4 m/s以上；

（4）2014年8月海上自動(dòng)觀測(cè)站資料和同年9月海上探空資料的分析顯示，8月洋區(qū)盛行西南風(fēng)，風(fēng)速起伏較大；9月南海海域風(fēng)向紊亂，西南風(fēng)減少，風(fēng)速逐漸降低?；贑CMP資料分析所得，8月西南風(fēng)仍為西北太平洋區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向，盛行風(fēng)速偏低；9月西南季風(fēng)崩潰，偏東風(fēng)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，風(fēng)速較8月略有偏低。分析結(jié)果與CCMP資料所得結(jié)論相似。

致謝：中國(guó)科學(xué)院南海所王東曉研究員和陳舉研究員，大氣物理研究所朱江研究員為本文的海上觀測(cè)資料的應(yīng)用分析給予了熱情指導(dǎo)幫助，在此一并感謝。

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Analysis of sea surface wind in Northwest Pacific based on CCMP satellite data

ZHAN Si-yu1,2，QI Lin-lin2，LU Wei1
（1.School of Meteorology of PLA University of Science and Technology,Nanjing 211101 China；2.Institute of Aeronautical Meteorology,Beijing 100085 China）

The seasonal,monthly and daily characteristics of sea surface wind field in the northwestern Pacific are analyzed based on the high resolution CCMP satellite dataset.The results show that:the sea surface wind in the northwestern Pacific displays obvious seasonal and monthly variation characteristics.The southwester prevails in summertime with variable wind direction and the lowest velocity,while the northeaster does in winter with higher speed.The area of frequent gales mainly located in the South China Sea,Taiwan Strait and east of Japan Island.The frequency in winter is significantly higher than the other three seasons.The automatic observation data in August 2014 and GPS data in September are analyzed to validate the result of the above.The result proves that the southwest still prevailed inAugust,but decreased in September.

Northwest Pacific Ocean；sea surface wind;variable characteristics;observation verify

P732

A

1003-0239（2017）02-0010-11

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.02.002

2016-06-03；

2016-07-17。

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA091801）；國(guó)家自然科學(xué)青年基金（41005030，41205044）。

詹思玙（1991-），碩士在讀，從事海洋氣象研究。E-mail:zsyzsy0603@163.com

齊琳琳（1973-），高級(jí)工程師，博士，從事海洋氣象研究。E-mail：niceqll@mail.iap.ac.cn