曾瑾瑜，高聰暉，葉冬云，王金萍

閩東北沿海港灣島嶼測(cè)站風(fēng)分布特征及預(yù)報(bào)指標(biāo)站的選取

曾瑾瑜1，高聰暉1，葉冬云2，王金萍2

（1.福建省氣象臺(tái)，福建福州350001；2.福建省寧德市氣象局，福建寧德352100）

基于2011—2013年福建省寧德市港灣島嶼自動(dòng)站觀測(cè)的風(fēng)的資料，統(tǒng)計(jì)分析3 a港灣島嶼風(fēng)力的時(shí)空分布特征，結(jié)果表明：港灣島嶼各站的空間分布極為不均，具有明顯的區(qū)域性差異，局地性特征突出。測(cè)站的主導(dǎo)風(fēng)向以東北風(fēng)為主，各地風(fēng)向差異明顯。大風(fēng)風(fēng)速的季節(jié)變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較平緩，季節(jié)間的差異不大。大風(fēng)風(fēng)向的季節(jié)變化，冬、秋、春季盛行東北風(fēng)，夏季則以西南風(fēng)為主導(dǎo)。此外，通過(guò)對(duì)資料的完整性、可用性、服務(wù)的重要性、站點(diǎn)的地理分布和相關(guān)性等因素深入分析，對(duì)比論證自動(dòng)站大風(fēng)探測(cè)資料的代表性和適用性，確定寧德市港灣島嶼大風(fēng)預(yù)報(bào)區(qū)域自動(dòng)站的24個(gè)代表站，作為預(yù)報(bào)風(fēng)力的指標(biāo)站，將自動(dòng)站納入天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)體系，以便對(duì)港灣島嶼風(fēng)力預(yù)報(bào)進(jìn)行精細(xì)化研究。

港灣島嶼；最大風(fēng)；空間分布；代表站

1 引言

寧德市位于福建省東北沿海，與臺(tái)灣隔海相望，全市擁有海岸線1 064 km，海域面積4.46× 104km2，約占福建省的三分之一，居全省各市之首，是東南沿海大通道的重要區(qū)域，區(qū)域優(yōu)勢(shì)尤為突出。同時(shí)，它是福建重要漁港之一，主要港灣包括沙埕港、福寧灣、三沙灣、臺(tái)山島和崳山島，集水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游觀光和航運(yùn)運(yùn)輸為一體。海上大氣環(huán)境是影響海上運(yùn)輸、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游觀光的重要因素之一。對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖來(lái)說(shuō)，天氣要素中的海上大風(fēng)和海溫起著至關(guān)重要的作用，而對(duì)于出海旅游的游客來(lái)說(shuō)，即使天空狀況良好，海上大風(fēng)和能見度也會(huì)影響能否順利出行。在寧德沿海地區(qū)，全年均可能出現(xiàn)不利于出?；顒?dòng)和海上作業(yè)的大風(fēng)天氣，且冬季和臺(tái)風(fēng)季為最多。

鑒于沿海風(fēng)力和天氣預(yù)測(cè)的重要性，寧德市氣象局從2007年開始，先后在港灣海島上建立多個(gè)自動(dòng)氣象站，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沿海天氣狀況，目前已有20多個(gè)自動(dòng)站投入使用。這些自動(dòng)站的投入使用，一定程度上豐富了預(yù)報(bào)中所需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。從2013年開始，預(yù)報(bào)員采取省臺(tái)指導(dǎo)、市臺(tái)訂正的方式，對(duì)灶澳、南鎮(zhèn)、長(zhǎng)春、斗帽、臺(tái)山和浮標(biāo)站進(jìn)行了海洋預(yù)報(bào)，同時(shí)在對(duì)近幾年的測(cè)風(fēng)資料和預(yù)報(bào)結(jié)論的對(duì)比分析中發(fā)現(xiàn)，寧德市對(duì)風(fēng)的預(yù)報(bào)誤差較大，特別是對(duì)沿海大風(fēng)的預(yù)報(bào)呈現(xiàn)偏大的態(tài)勢(shì)，致使冬季的沿海大風(fēng)警報(bào)發(fā)布頻繁。港灣島嶼內(nèi)外風(fēng)力時(shí)空分布不均、強(qiáng)陣風(fēng)不連續(xù)、測(cè)站與周邊在大風(fēng)情況下的較大差異等給海面風(fēng)的預(yù)報(bào)帶來(lái)難度。

目前我省對(duì)沿海大風(fēng)的研究并不多[1-4]，而港灣島嶼風(fēng)的相關(guān)研究則更少。本文深入研究寧德港灣島嶼全年風(fēng)尤其是冷空氣和臺(tái)風(fēng)影響下的特征分布，通過(guò)對(duì)資料的完整性、可用性、服務(wù)的重要性、站點(diǎn)的地理分布和相關(guān)性等因素深入分析，確定代表指標(biāo)站，將自動(dòng)站納入天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)體系，以便對(duì)港灣島嶼風(fēng)力預(yù)報(bào)進(jìn)行精細(xì)化研究，將研究結(jié)果在其余沿海各市推廣，有利于推動(dòng)省市縣科研的共同發(fā)展。

2 自動(dòng)站的初選

根據(jù)預(yù)報(bào)和服務(wù)的需求，經(jīng)過(guò)寧德市氣象局初選的港灣島嶼自動(dòng)站點(diǎn)共計(jì)26個(gè)，分別位于兩島（臺(tái)山島、崳山島）兩灣（福寧灣、三沙灣）一港（沙埕港）上，以包含不同地理位置的沿海站和海島站為主，有內(nèi)外海之分，能真實(shí)反映港灣島嶼沿海大風(fēng)的變化特征。其中共有海島站14個(gè)，均位于海島上，地勢(shì)平坦開闊；近海站12個(gè)，位于緊靠近海岸線上。根據(jù)收集和調(diào)查的資料[5]，可將站點(diǎn)的地理空間分布（自北向南）進(jìn)一步細(xì)分（見表1、圖1）。

表1 寧德兩島兩灣一港自動(dòng)站分布表

由于各區(qū)域自動(dòng)氣象站開始運(yùn)行的年限不同，因此樣本數(shù)有一定的差距。例如小崳山、蛇鼻頭、北澳、牛頭崗、上爐的建站時(shí)間均為2011年8月12日，海山社區(qū)建站時(shí)間為2013年9月12日。在統(tǒng)計(jì)樣本的過(guò)程中，各個(gè)站的樣本，均有一定程度的缺失。因臺(tái)山、小崳山、蛇鼻頭、牛頭崗、上爐、北澳、海上社區(qū)這7個(gè)站的缺失數(shù)達(dá)1 a或1 a以上，數(shù)目較多，在下文的討論中，暫將其剔除。其余站由于儀器故障、通訊中斷等原因，資料偶有日數(shù)缺失，但不影響使用。

自動(dòng)氣象站位于野外，受觀測(cè)環(huán)境及儀器設(shè)備影響，時(shí)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況，為此我們需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)。26站中，沙埕、秦嶼、灶澳、沙江、下滸、長(zhǎng)春、下白石、灣塢、飛鸞、斗帽10個(gè)站是福建省氣象局鄉(xiāng)鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量考核站，已根據(jù)氣候極值開展了質(zhì)量檢驗(yàn)，暫時(shí)認(rèn)定為有效站點(diǎn)。而根據(jù)文件有關(guān)規(guī)定[6]，當(dāng)某一海區(qū)或某一港灣和海島有兩個(gè)及以上代表站，且在預(yù)報(bào)時(shí)效內(nèi)這些代表站中任何兩個(gè)站之間的風(fēng)力等級(jí)差異超過(guò)3個(gè)風(fēng)力等級(jí)（≥12 m/s）時(shí)，認(rèn)為該風(fēng)力風(fēng)向?qū)崨r資料質(zhì)量不可靠。依照上述理由進(jìn)行初選的自動(dòng)站點(diǎn)有19個(gè)，加上與之相鄰的基本站3個(gè)（寧德、福鼎、霞浦），共計(jì)22個(gè)。

圖1 寧德市26個(gè)港灣島嶼自動(dòng)站點(diǎn)和3個(gè)基本站分布圖

3 港灣島嶼風(fēng)力時(shí)空分布特征

在自動(dòng)站大風(fēng)資料的統(tǒng)計(jì)中，我們選取的資料為2011—2013年以上各站觀測(cè)的2 min平均最大風(fēng)速的資料。使用的自動(dòng)站資料為每日一次的日最大風(fēng)速資料，即為在這一天內(nèi)任意的2 min平均值的最大者。

3.1 空間分布特征

統(tǒng)計(jì)2011—2013年19個(gè)港灣島嶼自動(dòng)站觀測(cè)的大風(fēng)資料（見圖2）。同時(shí)對(duì)3個(gè)基本站的地理位置進(jìn)行劃分，并進(jìn)行風(fēng)力的統(tǒng)計(jì)（見表2）。

由圖2可以明顯看出港灣島嶼的風(fēng)力時(shí)空分布有以下特征。

（1）風(fēng)力空間分布極為不均：對(duì)各站進(jìn)行大風(fēng)分析后發(fā)現(xiàn)，由于港灣和島嶼地理位置的不同，位于沿海的站點(diǎn)和海島的站點(diǎn)，大風(fēng)分布非常不均勻，具有明顯的區(qū)域性差異。

寧德市北部的沙埕港和南部的三沙灣作為封閉型和半封閉型的內(nèi)部港灣，灣內(nèi)的風(fēng)速非常小，平均風(fēng)力以3—5級(jí)風(fēng)為主，日數(shù)可達(dá)1 000 d以上；3級(jí)風(fēng)占的權(quán)重較大，尤其是三沙灣，3級(jí)風(fēng)的日數(shù)可達(dá)600～1 000 d。中部的福寧灣一邊緊鄰海岸線，面向東海外海，平均風(fēng)力比沙埕港和三沙灣大，灣內(nèi)各站以4—5級(jí)風(fēng)為主，日數(shù)達(dá)700～800 d左右。

表2 2011—2013年寧德3個(gè)基本站最大風(fēng)日數(shù)的統(tǒng)計(jì)（單位：d）

而位于外海的自動(dòng)站，如臺(tái)山列島上的海洋站和?，幜袓u（崳山島）上的灶澳，位于福寧灣外四礵列島上的北礵1和北礵2，位于三沙灣外西洋島上的西洋，平均大風(fēng)日數(shù)最多，以6—7級(jí)風(fēng)為主，日數(shù)達(dá)500～600 d以上。處于外海的島嶼風(fēng)力明顯較大，特別是風(fēng)力越強(qiáng)其局地性特征越為突出。

（2）大風(fēng)局地性特征突出：港灣島嶼的大風(fēng)呈現(xiàn)出明顯的局地性特征，即便是位于同一個(gè)灣內(nèi)的海島站和沿海站，其風(fēng)力大小也有差異。例如三沙灣內(nèi)的海島站斗帽，其平均風(fēng)速以4—5級(jí)的日數(shù)較多，而其它站點(diǎn)雖都為沿海站點(diǎn)，風(fēng)速亦有不同，位于靠近福寧灣的下滸和長(zhǎng)春，其風(fēng)力也是4—5級(jí)居多，其余站由于在半封閉港灣內(nèi)，多在3級(jí)左右。而沙埕港內(nèi)4個(gè)站雖同為沿海站，但位于沿海的大陸突出部分的秦嶼和南鎮(zhèn)，風(fēng)速以4—5級(jí)的日數(shù)較多，多于內(nèi)港的風(fēng)速主要為3級(jí)左右的沙埕和八尺門。這與自動(dòng)站所處位置和本身類型有密切關(guān)系，值得于實(shí)地進(jìn)行詳細(xì)研究。

如表2所示，3個(gè)基本站，福鼎和寧德兩站位于市區(qū)，且臨著閉合型的港口沙埕港和三沙灣，風(fēng)力非常小，以3級(jí)風(fēng)居多，日數(shù)達(dá)900—1 000 d左右；霞浦緊靠福寧灣，其4—5級(jí)風(fēng)力居多。基本站的分布特征與港灣島嶼是一致的。

圖2 2011—2013年寧德19個(gè)港灣島嶼自動(dòng)站最大風(fēng)力分布圖

圖3 2011—2013年寧德19個(gè)港灣島嶼自動(dòng)站風(fēng)向分布圖

3.2 風(fēng)向分布特征

我省屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，沿海地區(qū)受季風(fēng)和臺(tái)灣海峽走向影響，年最多風(fēng)向?yàn)镹E-ENE，又由于地形復(fù)雜，海陸差異大，各地因山地海拔高低、朝向、距海岸遠(yuǎn)近的不同，風(fēng)向風(fēng)速有明顯的差異[7]。

將16個(gè)風(fēng)向簡(jiǎn)化為4個(gè)：0～90°為東北風(fēng)（NE）、91°～180°為東南風(fēng)（SE）、181°～270°為西南風(fēng)（SW）、271°～360°為西北風(fēng)（NW）。港灣島嶼自動(dòng)站統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示，同樣對(duì)3個(gè)基本站進(jìn)行風(fēng)向的統(tǒng)計(jì)（見表3）。

表3 2011—2013年寧德3個(gè)基本站最大風(fēng)日數(shù)的統(tǒng)計(jì)（單位：d）

從圖3可以看出，與經(jīng)驗(yàn)結(jié)論相符，寧德港灣島嶼的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，頻數(shù)最大，是穩(wěn)定的盛行風(fēng)向。

沿海的突出部分與各島嶼位于海上，其風(fēng)向頻數(shù)遵從冬夏季風(fēng)的更迭規(guī)律，最多是東北風(fēng)，其次為西南風(fēng)或東南風(fēng)。如位于外海的海島站灶澳、崳山、北礵1、北礵2和西洋，面向東海外海口門寬闊的福寧灣。

沙埕港和三沙灣的位置伸進(jìn)內(nèi)陸，受地形和下墊面影響較大。沙埕港中，相對(duì)而言更靠近外海的沙埕、南鎮(zhèn)和秦嶼，風(fēng)向以東北風(fēng)為主。而八尺門站建在山頂，八尺門港出口狹窄，港內(nèi)三面山丘環(huán)繞，受地形影響，多東南風(fēng)。三沙灣是個(gè)斷裂盆地成因的海灣，海灣受NW、NE和近S-N向數(shù)條斷裂帶控制，地形更為復(fù)雜，海陸差異大，影響了季風(fēng)環(huán)流的規(guī)律性，在一些地方形成地方性風(fēng)場(chǎng)[5]。各地因山地海拔高低、朝向、距海岸遠(yuǎn)近的不同，風(fēng)向有明顯的差異[7]。更靠近福寧灣的沙江、下滸和長(zhǎng)春以東北風(fēng)為主。而位于半封閉海灣內(nèi)的其余站點(diǎn)，除了東北風(fēng)之外，西北風(fēng)和東南風(fēng)也各有出現(xiàn)。

由于地形影響，寧德全年盛行一種風(fēng)向——東風(fēng)[8]。3個(gè)基本站分別位于市區(qū)和山頂，受地形影響，以東南風(fēng)為主（見表3）。

3.3 季節(jié)變化

將資料按自然季節(jié)劃分為春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）、冬（12—2月）四季。我們對(duì)有效的代表站點(diǎn)取平均值，并按兩灣兩島一港細(xì)分，按季節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表4）。

3.3.1 大風(fēng)風(fēng)速的季節(jié)變化

對(duì)寧德19個(gè)港灣島嶼代表站點(diǎn)的最大風(fēng)力取平均值，并按各季節(jié)劃分，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表4），依次為所有站點(diǎn)的平均值，以及沙埕港、臺(tái)山島、崳山島、福寧灣、三沙灣各自代表站點(diǎn)的平均值。

福建省大風(fēng)警報(bào)的發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)是：預(yù)計(jì)未來(lái)24 h福建沿海將出現(xiàn)5—6級(jí)、陣風(fēng)7級(jí)或以上，海峽6級(jí)，陣風(fēng)7—8級(jí)或以上，就要開始發(fā)布大風(fēng)警報(bào)，若連續(xù)出現(xiàn)要連續(xù)發(fā)布。

表4 2011—2013年寧德19個(gè)港灣島嶼觀測(cè)的最大風(fēng)力統(tǒng)計(jì)（單位：d）

表5 2011—2013年寧德3個(gè)基本站最大風(fēng)日數(shù)的統(tǒng)計(jì)（單位：d）

受地形影響，寧德各站的風(fēng)速普遍較小，根據(jù)實(shí)際情況，我們視≥5級(jí)的平均風(fēng)速為較大風(fēng)速。從表4的各站點(diǎn)平均可看出，大風(fēng)的季節(jié)變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較平緩，季節(jié)間的差異不大。不同風(fēng)力級(jí)別活動(dòng)頻率的季節(jié)分布有所不同，5—7級(jí)以上大風(fēng)活動(dòng)頻率均是秋冬季多，夏春季略少；8級(jí)以上大風(fēng)活動(dòng)頻率則是夏秋季多，冬季次之，春季最少，主要分布在臺(tái)風(fēng)、冷空氣影響或共同影響的日子里，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)風(fēng)速極值由熱帶氣旋造成。

具體到各個(gè)港、灣、島，年變化位相是不一致的。沙埕港和三沙灣，相對(duì)而言稍靠?jī)?nèi)陸，作為福建臺(tái)風(fēng)的主要登陸地，且部分站點(diǎn)海拔較高，夏季多發(fā)雷陣雨而有短暫大風(fēng)現(xiàn)象，其夏季風(fēng)速較大，秋冬季次之[9]；而臺(tái)山島、崳山島和福寧灣，多是海島站或一面靠海，地勢(shì)平坦開闊的沿海站，無(wú)遮擋，5—7級(jí)以上大風(fēng)活動(dòng)頻率則是秋冬季較多，夏春季次之，因秋冬季受冷高壓影響，并經(jīng)常受到臺(tái)灣地形槽的影響，氣壓梯度很大，其風(fēng)速最大，夏季受副熱帶高壓控制，相對(duì)來(lái)說(shuō)風(fēng)力變化靜穩(wěn)，而8級(jí)以上的大風(fēng)則受臺(tái)風(fēng)影響較多，夏秋季最多。

從表5可以看出：3個(gè)基本站的風(fēng)力非常小，福鼎和寧德兩站位于市區(qū)，且臨著閉合型的港口沙埕港和三沙灣，大風(fēng)日數(shù)極少；霞浦緊靠福寧灣，但更靠近內(nèi)陸，受臺(tái)風(fēng)影響，其大風(fēng)數(shù)仍是夏季最多，基本站的分布特征與港灣島嶼是一致的。

3.3.2 大風(fēng)風(fēng)向的季節(jié)變化

同樣，取≥5級(jí)的風(fēng)的風(fēng)向?qū)竟?jié)變化做出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)，表6依次為所有站點(diǎn)風(fēng)向的平均值，以及沙埕港、臺(tái)山島、崳山島、福寧灣、三沙灣各自代表站點(diǎn)的平均值。

從表6的站點(diǎn)平均可以看出，5級(jí)以上的大風(fēng)，冬、秋、春季盛行東北風(fēng)，夏季則以西南風(fēng)為主導(dǎo)。

冬季和春秋這樣的過(guò)渡季節(jié)，控制福建的天氣系統(tǒng)主要是冷高壓，大部分盛行偏北風(fēng)，由于地形影響各地表現(xiàn)不一，除了頻率最高的東北風(fēng)，亦出現(xiàn)了西北風(fēng)（臺(tái)山島、三沙灣）、東南風(fēng)（沙埕港、福寧灣）、西南風(fēng)（崳山島），少數(shù)地方是由于海灣或河谷的走向支配了氣流向內(nèi)陸吹拂，河谷地帶的風(fēng)向往往與河谷走向一致。

表6 2011—2013年寧德19個(gè)港灣島嶼站5級(jí)以上風(fēng)風(fēng)向統(tǒng)計(jì)（單位：d）

表7 2011—2013年寧德3個(gè)基本站最大風(fēng)向日數(shù)的統(tǒng)計(jì)（單位：d）

夏季，位置相對(duì)靠外海的福寧灣、臺(tái)山島和崳山島，大風(fēng)以西南風(fēng)為主，而沙埕港和三沙灣則以東南風(fēng)為主。除了臺(tái)風(fēng)期間帶來(lái)的回南大風(fēng)，沿海摻雜著海陸風(fēng)成份，內(nèi)陸摻雜了山谷風(fēng)，夏季風(fēng)顯得凌亂和分散[10]。

3個(gè)基本站的風(fēng)向仍考慮與本身地形影響關(guān)系較大。

4 分析確定寧德市沿海各港灣島嶼大風(fēng)預(yù)報(bào)的指標(biāo)站

通過(guò)前面章節(jié)的分析，我們了解了寧德市各港灣島嶼觀測(cè)站測(cè)風(fēng)的基本情況，針對(duì)預(yù)報(bào)需求，考慮從以下幾個(gè)方面挑選代表站：

4.1 資料的完整性

海上社區(qū)站是為漁業(yè)服務(wù)的新增站點(diǎn)，建站時(shí)間較晚，資料短缺嚴(yán)重，可剔除。

上爐、北澳、牛頭崗、蛇鼻頭和小崳山隸屬于上海臺(tái)風(fēng)所，是三沙臺(tái)風(fēng)外場(chǎng)觀測(cè)基地配套區(qū)域站，長(zhǎng)期無(wú)人維護(hù)，資料的缺時(shí)數(shù)目較多，剩余資料的準(zhǔn)確性有待商榷；其中牛頭崗站缺失的時(shí)數(shù)最多，小崳山剩余的資料不足正常站點(diǎn)的十分之一。由于這5個(gè)站點(diǎn)相對(duì)集中，且附近無(wú)其他氣象站點(diǎn)存在，盡管資料缺失嚴(yán)重，但也有其存在的必要性。從資料的完整性出發(fā)，先將牛頭崗剔除。

4.2 資料的可用性

我們對(duì)自動(dòng)站點(diǎn)做進(jìn)一步的質(zhì)控分析。

首先，對(duì)風(fēng)速域值的質(zhì)量控制，根據(jù)福建沿海近年來(lái)大風(fēng)觀測(cè)事實(shí)，將最大風(fēng)速的域值控制在小于45 m/s，對(duì)于大于此風(fēng)速的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工審核，查看是否符合當(dāng)時(shí)的天氣條件，是否與周邊自動(dòng)站風(fēng)速變化趨勢(shì)一致，以確定風(fēng)速的有效性。

圖4 漳灣和飛鸞站的風(fēng)速對(duì)比圖

其次，各自動(dòng)氣象站鄰近站點(diǎn)的風(fēng)速對(duì)比分析，對(duì)比在同一天氣過(guò)程期間相鄰自動(dòng)氣象站風(fēng)速變化情況，剔除異值。

圖4為相鄰兩個(gè)區(qū)域自動(dòng)站飛鸞和漳灣在2013年1月1—5日一次大風(fēng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，可以看出相同天氣過(guò)程條件下兩個(gè)站最大風(fēng)速的變化趨勢(shì)是一致的，并未出現(xiàn)特大異值。

從逐日的最大風(fēng)分析細(xì)化到逐時(shí)的最大風(fēng)分析，分析各站點(diǎn)的日變化規(guī)律，所用資料為每小時(shí)2 min平均風(fēng)的風(fēng)向和風(fēng)速，風(fēng)速≥8.0和5.5 m/s時(shí)風(fēng)力跳躍0.5、1.0和1.5級(jí)的次數(shù)、風(fēng)向風(fēng)力同時(shí)為0的出現(xiàn)次數(shù)。通過(guò)躍級(jí)計(jì)算檢驗(yàn)站點(diǎn)是否出現(xiàn)風(fēng)力突變，突變次數(shù)越多，躍級(jí)量級(jí)越大表示資料不可信度高。

通過(guò)對(duì)資料的整理分析發(fā)現(xiàn)，灣塢站風(fēng)向風(fēng)速同時(shí)為0出現(xiàn)次數(shù)較多，且2011—2013年的各月均有發(fā)生，風(fēng)的突變性很明顯。通過(guò)對(duì)灣塢站資料連續(xù)性分析和該站與臨近站點(diǎn)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)該站與周邊站相關(guān)性差，因?qū)嶋H風(fēng)并不具有突變性，所以判定為該站資料的穩(wěn)定性不好，將該站剔除。

表8 灣塢站風(fēng)向風(fēng)速同時(shí)為0的次數(shù)

表9 a灣塢站2011—2013年風(fēng)速≥5.5 m/s時(shí)風(fēng)力跳躍0.5、1.0和1.5級(jí)的次數(shù)

表9 b灣塢站2011—2013年風(fēng)速≥8.0 m/s時(shí)風(fēng)力跳躍0.5、1.0和1.5級(jí)的次數(shù)

4.3 預(yù)報(bào)服務(wù)的重要性

小崳山島和北澳島為無(wú)人島嶼，無(wú)服務(wù)價(jià)值，蛇鼻頭、小崳山和北澳這3個(gè)站點(diǎn)位于這兩個(gè)島嶼之上，由于小崳山島處于崳山島和三沙之間，位置比較重要，經(jīng)過(guò)資料的對(duì)比，決定剔除北澳和蛇鼻頭，保留小崳山站。

經(jīng)過(guò)細(xì)致的調(diào)研和分析，建議增加以下站點(diǎn)：

三沙為國(guó)家級(jí)基準(zhǔn)站，資料穩(wěn)定可靠，且人口密度大，養(yǎng)殖業(yè)眾多，建議添加。

三都為閩東地區(qū)重要港口，旅游業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和運(yùn)輸業(yè)密集，建議添加三都站。

北壁處于三沙灣外圍，臨近福州，為國(guó)家級(jí)大監(jiān)站，資料穩(wěn)定性和完整性都比較好，建議添加。

三沙屬于福寧灣，其風(fēng)力以4—5級(jí)為主，主導(dǎo)風(fēng)向是東北風(fēng)；三都和北壁分別位于三沙灣的灣內(nèi)和灣口，三都風(fēng)力較小，以3級(jí)為主，主導(dǎo)風(fēng)向是東北風(fēng)，北壁則以4—5級(jí)風(fēng)為主，主導(dǎo)風(fēng)向是西北風(fēng)。其變化規(guī)律與3節(jié)中港灣島嶼的時(shí)空分布特征是一致的。

4.4 站點(diǎn)的地理分布特點(diǎn)和相關(guān)性

海洋站和臺(tái)山站皆位于臺(tái)山島上，海洋站的建站時(shí)間更近。對(duì)這兩個(gè)站進(jìn)行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)風(fēng)向和風(fēng)速都比較接近，相關(guān)系數(shù)在0.9～1.1之間波動(dòng)，大多數(shù)的時(shí)候海洋站的風(fēng)速會(huì)更大一些。且臺(tái)山站資料缺失數(shù)較多，所以將臺(tái)山站剔除，保留海洋站。

北礵1和北礵2皆位于北礵島上，北礵2在2011年3月建站，為北礵1的備用站點(diǎn)，資料相關(guān)性非常好，為0.99，所以保留一個(gè)站作為研究對(duì)象即可。從資料的完整性考慮，北礵1的資料更加完整，考慮剔除北礵2。

霞浦的沙江和長(zhǎng)春兩個(gè)站點(diǎn)位于內(nèi)海港灣的兩側(cè)，資料相關(guān)性很好，風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.73，風(fēng)向角度相差很小，對(duì)比而言，長(zhǎng)春站的風(fēng)速較大，建議剔除沙江站。

綜上所述，遴選出的風(fēng)力預(yù)報(bào)的指標(biāo)站點(diǎn)為3個(gè)基本站：寧德、福鼎、霞浦和21個(gè)自動(dòng)站：下白石、崳山、沙埕、小崳山、秦嶼、南鎮(zhèn)、八尺門、灶澳、海洋站、漳灣、斗帽、飛鸞、西洋、下滸、長(zhǎng)春、斗米、北礵1、上爐、三沙、三都、北壁共計(jì)24個(gè)站點(diǎn)（見圖5）。對(duì)篩選的代表站點(diǎn)做進(jìn)一步的細(xì)分，兩灣兩島一港的代表站點(diǎn)劃分如下（見表10）。

5 小結(jié)

圖5 寧德市21個(gè)港灣島嶼自動(dòng)站點(diǎn)和3個(gè)基本站分布圖

表10 寧德兩島兩灣一港代表站分布表

本文應(yīng)用2011—2013年寧德港灣島嶼自動(dòng)站觀測(cè)的風(fēng)的資料，整理統(tǒng)計(jì)3a港灣島嶼風(fēng)力的時(shí)空分布特征，進(jìn)一步細(xì)化風(fēng)速風(fēng)向的分布規(guī)律：

（1）統(tǒng)計(jì)表明寧德港灣島嶼各站的空間分布極為不均，具有明顯的區(qū)域性差異。處于封閉型或半封閉型的內(nèi)部港灣和處于外海的自動(dòng)站，位于同一個(gè)灣內(nèi)的海島站和沿海站，風(fēng)力均有差異。特別是風(fēng)力越強(qiáng)，其局地性特征越為突出；

（2）寧德港灣島嶼的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，是穩(wěn)定的盛行風(fēng)向。位于外海的站點(diǎn)由于無(wú)遮擋，其風(fēng)向頻數(shù)遵從冬夏季風(fēng)的更迭規(guī)律。位于內(nèi)陸的港灣，受地形和下墊面影響較大，形成地方性風(fēng)場(chǎng)。各地因山地海拔高低、朝向、距海岸遠(yuǎn)近的不同，風(fēng)向有明顯的差異；

（3）大風(fēng)風(fēng)速的季節(jié)變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較平緩，季節(jié)間的差異不大。就頻數(shù)而言，5—7級(jí)以上大風(fēng)活動(dòng)頻率均是秋冬季多，夏春季略少；8級(jí)以上大風(fēng)活動(dòng)頻率則是夏秋季多，冬季次之，主要分布在臺(tái)風(fēng)、冷空氣影響或共同影響的日子里，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)風(fēng)速極值由熱帶氣旋造成。大風(fēng)風(fēng)向的季節(jié)變化，冬、秋、春季盛行東北風(fēng)，夏季則以西南風(fēng)為主導(dǎo)。除了盛行風(fēng)向之外，海灣或河谷的走向支配了氣流向內(nèi)陸吹拂，河谷地帶的風(fēng)向往往與河谷走向一致。

本文亦通過(guò)對(duì)資料的完整性、可用性、服務(wù)的重要性、站點(diǎn)的地理分布和相關(guān)性等因素深入分析，對(duì)比論證自動(dòng)站大風(fēng)探測(cè)資料的代表性和適用性，確定寧德市港灣島嶼大風(fēng)預(yù)報(bào)區(qū)域自動(dòng)站的代表站，做為預(yù)報(bào)港灣島嶼風(fēng)力的指標(biāo)站，遴選的代表站為3個(gè)基本站：寧德、福鼎、霞浦和21個(gè)自動(dòng)站：下白石、崳山、沙埕、小崳山、秦嶼、南鎮(zhèn)、八尺門、灶澳、海洋站、漳灣、斗帽、飛鸞、西洋、下滸、長(zhǎng)春、斗米、北礵1、上爐、三沙、三都、北壁共計(jì)24個(gè)站點(diǎn)。

[1]劉京雄,唐文偉,朱持則,等.浙閩沿海和臺(tái)灣海峽海域冬季大風(fēng)風(fēng)速計(jì)算方法探討[J].臺(tái)灣海峽,2004,23(1):8-13.

[2]陳春忠,曾文慧,吳婷婕,等.莆田市沿海冬季大風(fēng)時(shí)空分布極為不均的成因探討[C]//福建省2012年氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集.福州:福建省氣象學(xué)會(huì),71-75.

[3]葉賓賓,藍(lán)秋萍,饒?jiān)铞?等.T213的1000HPa風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)與應(yīng)用[C]//福建省2009年氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集.福州:福建省氣象學(xué)會(huì),212-215.

[4]陳德花,劉銘,蘇衛(wèi)東,等.BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在MM5預(yù)報(bào)福建沿海大風(fēng)中的釋用[J].暴雨災(zāi)害,2010,29(3):263-267.

[5]中國(guó)海灣志編纂委員會(huì).中國(guó)海灣志-第七分冊(cè):福建省北部海灣[M].北京:海洋出版社,1994:45.

[6]福建省氣象局科技與預(yù)報(bào)處.關(guān)于印發(fā)《福建省海洋天氣預(yù)報(bào)質(zhì)量檢驗(yàn)辦法(試行)》的通知(閩氣科預(yù)函〔2013〕40號(hào)文)[Z].福建:福建省氣象局,2013.

[7]鹿世瑾,王巖.福建氣候[M].2版.北京:氣象出版社,2012:71.

[8]福建省地方志編纂委員會(huì).福建省志-氣象志[M].北京:方志出版社,1996:22.

[9]福建省地方志編纂委員會(huì).福建省志-氣象志[M].北京:方志出版社,1996:28.

[10]福建省地方志編纂委員會(huì).福建省志-氣象志[M].北京:方志出版社,1996:23.

Wind distribution characteristics and the selection of forecast indicator station in the northeast coastal islands of Fujian

ZENG Jin-yu1，GAO Cong-Hui1，YE Dong-Yun2，WANG Jin-Ping2
（1.Fujian Meteorological Observatory，F(xiàn)uzhou 350001 China;2.Ningde Meteorological Administration，Ningde 352100 China）

Based on wind data from automatic station at Ningde harbour Island during 2011-2013,the temporal and spatial distribution characteristics of wind power are analyzed statistically.The results shows that the spatial distribution of each station is very uneven,with obvious regional differences,and the local characteristics are prominent.The main wind direction at the station is dominated by northeasterly wind,with an obvious differences of wind direction at different stations.Seasonal variation of wind speed is relatively gentle,and with an unremarkable seasonal difference.As for seasonal variation of wind direction,the prevailing wind direction in winter,autumn and spring is north-easterly,while in summer is dominated by the southwest wind.Through the in-depth analysis of factors such as the integrity and availability of the data,importance of service,the geographical distribution and the relevance of sites,by comparing the representative and applicability of the automatic station wind detection data,24 representative station of the automatic station of the wind forecast area at Ningde harbor island is determined as the indicator station for forecasting the wind power of harbor island.The automatic station will be integrated into the weather forecasting index system,so as to fine-tune the harbor island wind forecast.

harbor island;the most strong winds;spatial distribution;representative station

P732.1

A

1003-0239（2017）04-0042-10

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.04.005

2016-10-10；

2016-12-13。

福建省氣象局自研項(xiàng)目（2015z02）；福建省氣象局青年科技專項(xiàng)（2015q26）；福建省自然科學(xué)基金社會(huì)發(fā)展引導(dǎo)性（重點(diǎn)）項(xiàng)目（2017Y-008）。

曾瑾瑜（1984-），女，高級(jí)工程師，碩士，主要從事數(shù)值模擬和資料同化研究。E-mail：zjy10218@126.com