吳古會，張艷梅

(貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)

1 引言

目前，對于風(fēng)場的研究分析主要集中于風(fēng)能資源開發(fā)[1-3]和機場氣象保障[4-5]方面，在天氣預(yù)報業(yè)務(wù)工作中，研究較多的是強對流天氣過程中的雷暴大風(fēng)[6-9]。貴州由于特殊地形地貌特征復(fù)雜，近地面的風(fēng)場受其影響較大，所以無論是強對流天氣中的雷暴大風(fēng)還是日常預(yù)報服務(wù)中對風(fēng)的預(yù)報都相對困難。因此，有必要繼續(xù)對風(fēng)場進行分析研究。國家氣象局為了不斷鞏固和提高預(yù)報員的專業(yè)知識和預(yù)報技術(shù)水平，每2年舉辦一次預(yù)報員預(yù)報技能競賽，溫度、風(fēng)場等要素預(yù)報就是競賽的內(nèi)容之一，按照比賽要求，風(fēng)場是預(yù)報近年來08—08時最大風(fēng)速和風(fēng)向，本文對貴州風(fēng)場分析的目的是希望能夠為這項要素預(yù)報提供參考信息。所以文中主要從競賽考試的要求出發(fā)，而非從氣候角度對貴州風(fēng)場進行特征分析。

2 數(shù)據(jù)說明

文中使用各正點觀測記錄中過去1 h內(nèi)10 min最大風(fēng)速，取其中最大的風(fēng)速并換算為蒲氏風(fēng)力等級作為日最大的風(fēng)速實況。數(shù)據(jù)皆讀取自cimiss(全國綜合氣象信息共享平臺)，日界為北京時間08—08時，鑒于cimiss中只錄入了近10 a的10 min平均風(fēng)場資料，故本文所取資料時段為2007年1月—2016年12月，站點為貴州省84個縣(市)站。由于近10 a來，貴州的個別站點改變了地址，影響了資料的代表性和一致性，但考慮到遷址的站點數(shù)極少，加上樣本時間不長，故沒有對遷址站點(遵義、匯川、平塘、德江、貞豐)的資料另作處理，在分析時忽略了這幾個遷址的站點。

3 風(fēng)場特征分析

表1可以看出， 2007—2016年各月的平均日最大風(fēng)速，全省幾乎都在1.6～5.4 m/s(2～3級)范圍內(nèi)，省的中西部地區(qū)風(fēng)速相對北部和東部地區(qū)要大；從各月最大的日最大風(fēng)速來看，貴州省在7月和9月都無大于10.8 m/s的大風(fēng)發(fā)生(平均風(fēng)力≥6級)；全省最小的日最大風(fēng)速都小于3.3 m/s(2級)，除了5月，各月均有靜風(fēng)(0～0.2 m/s)發(fā)生。

表1 貴州省2007—2016年各月的日最大風(fēng)速范圍Tab.1 The range of daily maximum wind speed every month between 2007 and 2016

3.1 貴州四季風(fēng)場特征

3.1.1 春季風(fēng)場特征分析 本文對風(fēng)場的分析主要是分為四季進行，季節(jié)劃分如下：冬季(12—2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)。

圖1 2007—2016年春季：(a)日最大風(fēng)季平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向，(b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向，(c)1～2級風(fēng)發(fā)生頻率 (百分比)，(d)3級風(fēng)發(fā)生頻率(百分比)Fig.1 The spring of 2007—2016:(a)the seasonal average of daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b)the max-daily maximum wind (c)the frequency of wind force 1～2(%) (d)the frequency of wind force 3(%)

春季(圖1a)，遵義市、銅仁市及黔東南州這3個地區(qū)除了個別縣(市)外平均日最大風(fēng)速都在2級(1.6～3.3 m/s)范圍內(nèi)，貴陽市、安順市、六盤水市、黔西南州除望謨外縣(市)的平均日最大風(fēng)速都為3級(3.4～5.4 m/s)，畢節(jié)市的西部和東部縣(市)、黔南州的中北部縣(市)也是3級居多；春季平均最大的出現(xiàn)在都勻4級風(fēng)(5.5m/s)，最小為江口和沿河的2級風(fēng)(2m/s)。取日最大風(fēng)出現(xiàn)頻率最多的方向為季平均中的風(fēng)向(下同)，即為主導(dǎo)風(fēng)向，從春季主導(dǎo)風(fēng)向的分布來看，類似于貴州西部準(zhǔn)靜止鋒的風(fēng)場分布，地面鋒線位于威寧—安順—長順—三都—從江一線，鋒后大部分地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)為東北風(fēng)或北風(fēng)，而鋒前區(qū)域為東南風(fēng)或南風(fēng)。

從這10 a來春季出現(xiàn)的最大日最大風(fēng)的分布來看(圖1b)，省的北部和東部的大部分站點都未發(fā)生過平均風(fēng)達到或超過6級的大風(fēng)，也即在上述區(qū)域該季節(jié)的歷史個例災(zāi)害性天氣欄中基本可以不考慮大風(fēng)；曾出現(xiàn)過災(zāi)害性大風(fēng)的區(qū)域主要集中在六盤水市南部、黔西南州西部、安順和貴陽兩市的大部，以西南大風(fēng)居多，這可能與春季受西南熱低壓影響有關(guān)。從最小的日最大風(fēng)速分布可知(圖略)，1級風(fēng)(0.3～1.5 m/s)為主，靜風(fēng)和2級風(fēng)都較少，即大部分站點的日最大風(fēng)力至少填2級。

分析10 a來84縣(市)站日最大風(fēng)速1～2級風(fēng)(0.3～3.3 m/s)出現(xiàn)的頻率可知(圖1c)，遵義市東部和銅仁市大部春季日最大風(fēng)速在1～2級的頻率高達7成以上，其中，長順、道真、務(wù)川、沿河、思南、江口、錦屏都達到9成及以上。安順市、貴陽市南部，黔西南州中西部、畢節(jié)市西部、盤縣的發(fā)生頻率都不足3成，出現(xiàn)頻率最高的是長順縣(98%)，而安順、都勻、安龍、威寧才1成左右，也就是這幾個站的日最大風(fēng)速都較大。3級風(fēng)(3.4～5.4 m/s)的分布情況來看(圖1d)，全省日最大風(fēng)在這個范圍的發(fā)生頻率基本呈東北低西南高的分布，最常出現(xiàn)3級風(fēng)的是威寧和貴陽(63%)；而長順出現(xiàn)3級風(fēng)的頻率最低(2%)。

3.1.2 夏季風(fēng)場特征分析 夏季平均日最大風(fēng)力的分布(圖2a)與春季類似，東部、北部相對西部、南部的風(fēng)力弱，東部、北部以2級風(fēng)居多，而西部、南部以3級風(fēng)為主；夏季平均最大的也出現(xiàn)在都勻的3級風(fēng)(5.4 m/s)，最小為長順的2級風(fēng)(1.9 m/s)。夏季主導(dǎo)風(fēng)向的分布與春季不同，全省以偏南風(fēng)居多。

圖2 2007—2016年夏季：(a)日最大風(fēng)季平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向， (b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向,(c)1～2級風(fēng)發(fā)生頻率 (百分比)，(d)3級風(fēng)發(fā)生頻率(百分比)Fig.2 The summer of 2007—2016:(a)the seasonal average of daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b)the max-daily maximum wind (c)the frequency of wind force 1～2(%) (d)the frequency of wind force 3(%)

從這10 a來夏季出現(xiàn)的最大日最大風(fēng)的分布來看(圖2b)，日最大風(fēng)達到6級的站點較春季少，且分布較分散。畢節(jié)市夏季無大風(fēng)發(fā)生，其余各地州(市)皆有1～2個站點有6級大風(fēng)出現(xiàn)。最小的日最大風(fēng)速分布與春季類似(圖略)，1級風(fēng)(0.3～1.5 m/s)為主，靜風(fēng)和2級風(fēng)都較少。

從夏季日最大風(fēng)速1～2級風(fēng)(0.3～3.3 m/s)出現(xiàn)的頻率分布可知(圖2c)，發(fā)生頻率達7成及以上的地區(qū)和春季類似，都以貴州的東北部為主，超過9成的站點明顯比春季少，僅有長順、羅甸和沿河達到；與春季分布不同的是，貴州中西部地區(qū)夏季日最大風(fēng)為1～2級的頻率略高于春季，各站的發(fā)生頻率都在1成以上，頻率最高的仍是長順縣(100%)，最低的為都勻(13%)。3級風(fēng)(3.4～5.4 m/s)的頻率分布情況(圖2d)與春季的3級風(fēng)相似，偏東及偏北的地區(qū)頻率小于偏西偏南的地區(qū)，最常出現(xiàn)3級風(fēng)的是安順(69%)；發(fā)生頻率不足1成的分別是沿河、長順和羅甸，其中長順無3級風(fēng)發(fā)生。

3.1.3 秋季風(fēng)場特征分析 秋季平均日最大風(fēng)力(圖3a)也呈東部、北部相對西部、南部的風(fēng)力弱的分布，全省9個地州市中除了安順市全為3級風(fēng)以外，其余8個地州市平均日最大風(fēng)力都為2～3級，東部、北部以2級風(fēng)居多，而西部、南部以3級風(fēng)為主；該季平均最大的也出現(xiàn)在都勻3級風(fēng)(4.9 m/s)，最小為羅甸的2級風(fēng)(1.7 m/s)。秋季主導(dǎo)風(fēng)向的分布與春季類似，猶如準(zhǔn)靜止鋒位于貴州西部時的風(fēng)場，地面鋒線位于威寧—普定—長順—平塘—榕江一線，鋒后以東北風(fēng)為主，鋒線附近和鋒前為偏東風(fēng)或偏南風(fēng)。

圖3 2007—2016年秋季：(a)日最大風(fēng)季平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向，(b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向，(c)1～2級風(fēng)發(fā)生頻率 (百分比)，(d)3級風(fēng)發(fā)生頻率(百分比)Fig.3 The fall of 2007—2016:(a)the seasonal average of daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b)the max-daily maximum wind (c)the frequency of wind force 1～2(%) (d)the frequency of wind force 3(%)

秋季出現(xiàn)的最大日最大風(fēng)達到6級的站點也較春季少(圖3b)，分布較集中，9個地州市中僅安順市(關(guān)嶺、平壩、紫云)、貴陽市(貴陽、修文)和黔南州(甕安、都勻)有大風(fēng)發(fā)生。最小的日最大風(fēng)速分布與春季類似(圖略)，1級風(fēng)(0.3～1.5 m/s)為主，靜風(fēng)和2級風(fēng)都較少。

秋季日最大風(fēng)速1～2級風(fēng)(0.3～3.3 m/s)發(fā)生頻率(圖3c)達6成及以上的地區(qū)分布較分散，9個地州市中除了安順市和貴陽市以外，其余地州市都有站點的發(fā)生頻率在7成以上，達到9成及以上的仍然集中在遵義市東部和銅仁市，相對而言，偏東地區(qū)的頻率還是高于偏西地區(qū)；秋季日最大風(fēng)為1～2級的頻率也略高于春季，各站的發(fā)生頻率都在1成以上，頻率最高的仍是長順縣(100%)，最低的為都勻(13%)。3級風(fēng)(3.4～5.4 m/s)的頻率分布(圖3d)情況與春、夏季相似，偏東及偏北的地區(qū)頻率小于偏西偏南的地區(qū)，遵義市、銅仁市及六盤水市都在5成以下，最常出現(xiàn)3級風(fēng)的是貴陽(69%)，秋季長順也無3級風(fēng)發(fā)生(0%)。

3.1.4 冬季風(fēng)場特征分析 冬季平均日最大風(fēng)力的分布(圖4略)也與春季類似，東部、北部相對西部、南部的風(fēng)力弱，東部、北部以2級風(fēng)居多，而西部、南部以3級風(fēng)為主；冬季平均最大的也出現(xiàn)在都勻3級風(fēng)(5.2 m/s)，最小為道真和羅甸的2級風(fēng)(1.7 m/s)。冬季主導(dǎo)風(fēng)向全省以東北風(fēng)居多。

冬季出現(xiàn)的最大日最大風(fēng)(圖略)達到6級的站點數(shù)量與春季相當(dāng)。銅仁市該季無大風(fēng)發(fā)生，其余各地州(市)皆有6級大風(fēng)出現(xiàn)，普安和修文還達到了7級(13.9～17.1 m/s)，且各站都是西南大風(fēng)。最小的日最大風(fēng)速在四季中最小(圖略)，靜風(fēng)比其余三季多，全省有接近一半的站點最小的日最大風(fēng)都為0級風(fēng)(0～0.2 m/s)，分布在9個地州市；其余為1級風(fēng)(0.3～1.5 m/s)。

從冬季日最大風(fēng)速1～2級風(fēng)(0.3～3.3 m/s)出現(xiàn)的頻率分布(圖略)可知，發(fā)生頻率達7成及以上的地區(qū)比春季更廣，除了安順市以外，其余各地州(市)都有站點頻率在7成以上。頻率最高的是長順(99%)，最低的為都勻(11%)。3級風(fēng)(3.4～5.4 m/s)的頻率(圖略)相對較低，最常出現(xiàn)3級風(fēng)的是貴陽(65%)；有16站發(fā)生頻率不足一成，其中長順和思南出現(xiàn)3級風(fēng)的頻率最低(1%)。

3.2 不同類型暴雨天氣過程風(fēng)場特征分析

取24 h(北京時：08—08時)降水量≥50 mm的站點達到6站及以上為一次暴雨天氣過程，其中，當(dāng)有站點24 h降水量≥200 mm時，都選取為暴雨過程。2007—2016年共有145次暴雨天氣過程?？紤]到暴雨過程中主要的影響天氣系統(tǒng)差異，將這145個暴雨個例進行了分型歸類，分型標(biāo)準(zhǔn)參考《貴州省預(yù)報員手冊2010版》：“根據(jù)低層冷空氣和中高空低渦、槽線、切變線配置情況，分為5種類型，即冷鋒低槽型暴雨、兩高切變及低渦切變型暴雨天氣過程、長江橫切變型(梅雨鋒型)暴雨、南支槽暴雨、臺風(fēng)倒槽型”。從表2中可知，這10 a的暴雨過程也以兩高切變及低渦切變型和冷鋒低槽型為主，冬季無暴雨天氣過程。

3.2.1 冷鋒低槽型暴雨風(fēng)場特征 在這10 a中，冷鋒低槽型暴雨過程共有43次，其中春季最多(27次)，平均每年2～3次，其次是秋季(11次)，平均每年1次，夏季僅有5次，每2 a才發(fā)生一次，即該類型主要發(fā)生在春、秋兩季。分析這兩個季節(jié)中發(fā)生的暴雨過程的風(fēng)場發(fā)現(xiàn)(圖4)，春季冷鋒低槽暴雨發(fā)生時的平均日最大風(fēng)力與整個春季平均的分布基本一致，都是以2～3級風(fēng)為主，3級風(fēng)集中在貴陽市、安順市、畢節(jié)市、六盤水市和黔西南州，而銅仁和遵義兩市以2級風(fēng)為主。除了花溪的平均日最大風(fēng)力由3級變?yōu)?級以外，其余各站點在暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力等級與季平均的相同。主導(dǎo)風(fēng)向與季平均的差異較大，風(fēng)向的分界線比季平均的更靠近貴州中部一線，類似于中部準(zhǔn)靜止鋒的風(fēng)場分布，南、北風(fēng)的范圍相當(dāng)。除了畢節(jié)和黔西，冷鋒低槽春季暴雨過程中最大日最大風(fēng)力均比春季最大要小，也就是說，春季貴州大部分站點最大的日最大風(fēng)力并不是發(fā)生在暴雨過程中，且在該類型春季暴雨中，各站均無6級及以上的大風(fēng)發(fā)生。最小的日最大風(fēng)力也沒有發(fā)生在暴雨過程中，2級風(fēng)的范圍在暴雨過程中有所擴大，無靜風(fēng)出現(xiàn)。

秋季冷鋒低槽型暴雨的平均日最大風(fēng)與秋季平均的差異也主要體現(xiàn)在風(fēng)向場，南、北風(fēng)范圍相當(dāng)，分界線位于貴州中部一線地區(qū)，與春季冷鋒低槽型暴雨的風(fēng)場分布相似。最大的日最大風(fēng)也不是在暴雨過程中出現(xiàn)的，該類型秋季暴雨過程中各站點也無6級及以上的災(zāi)害性大風(fēng)發(fā)生，且最大的日最大風(fēng)達到5級(8.0～10.7 m/s)的也僅有3站(關(guān)嶺、修文、都勻)。暴雨過程中最小的日最大風(fēng)與春季該類型暴雨的特點相同。

3.2.2 兩高及低渦切變型暴雨風(fēng)場特征 兩高及低渦切變型暴雨過程共發(fā)生70次，集中在夏季(63次)，春季4次，秋季3次，即平均每年有6次左右的暴雨天氣過程屬于該類型，故只分析了夏季該型暴雨的風(fēng)場特征(圖5)。分析發(fā)現(xiàn)，該型暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力與整個夏季平均的分布基本一致，都是以2～3級風(fēng)為主，全省大部分站點在暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力等級與季平均的相同。主導(dǎo)風(fēng)向與季平均的也基本一致。除了榕江和開陽的最大日最大風(fēng)力發(fā)生在暴雨過程中以外，其余各站暴雨過程中最大日最大風(fēng)力均比夏季最大要弱，在該類型暴雨中，各站也無6級及以上的大風(fēng)發(fā)生。最小的日最大風(fēng)力大部分站點的都比季最小略強，但風(fēng)力等級還是以1級為主，2級風(fēng)站點數(shù)增加，靜風(fēng)站點數(shù)減少。

圖4 春季和秋季冷鋒低槽型暴雨風(fēng)場：(a、c)日最大風(fēng)平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向,(b、d)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向Fig.4 The wind distribution ofcold front-upper trough type:(a.c)the average daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b.d) the max-daily maximum wind

圖5 夏季兩高及低渦切變型暴雨風(fēng)場：(a)日最大風(fēng)平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向，(b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向Fig.5 The wind distribution oflow vortex shear type:(a)the average daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b) the max-daily maximum wind

3.2.3 長江橫切變型暴雨風(fēng)場特征 長江橫切變型暴雨過程共發(fā)生20次，都出現(xiàn)在夏季，即平均每年有2次左右的暴雨天氣過程屬于該類型。分析該類型暴雨過程的風(fēng)場(圖6)發(fā)現(xiàn)，暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力與整個夏季平均的分布基本一致，主導(dǎo)風(fēng)向與季平均的也相似。除了興義、平塘和甕安的最大日最大風(fēng)力發(fā)生在暴雨過程中以外，其余各站暴雨過程中最大日最大風(fēng)力均比夏季最大要弱，在該類型暴雨中，修文和甕安出現(xiàn)了6級及以上的大風(fēng)。最小的日最大風(fēng)力大部分站點的都比季最小略強， 2級風(fēng)站點數(shù)明顯增加，且沒有靜風(fēng)發(fā)生。

圖6 長江橫切變型暴雨風(fēng)場：(a)日最大風(fēng)平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向，(b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向Fig.6 The wind distribution ofmeiyu front type:(a)the average daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b) the max-daily maximum wind

3.2.4 臺風(fēng)倒槽型暴雨風(fēng)場特征 臺風(fēng)倒槽型暴雨過程共發(fā)生8次，8月和9月各出現(xiàn)4次，分析該型暴雨的風(fēng)場特征(圖7)發(fā)現(xiàn)，該型暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力比夏季或秋季的季平均要強，3級和4級風(fēng)力的站點增加，全省大部分站點為3級風(fēng)力。主導(dǎo)風(fēng)向為一致的東北風(fēng)。除了銅仁和播州區(qū)，其余各站最大日最大風(fēng)力都發(fā)生在非暴雨過程中，在該類型暴雨中，各站也無6級及以上的大風(fēng)發(fā)生。最小的日最大風(fēng)力都比夏季和秋季的最小強，風(fēng)力等級以2級為主，無靜風(fēng)出現(xiàn)。

圖7 臺風(fēng)倒槽型暴雨風(fēng)場：(a)日最大風(fēng)平均風(fēng)力(m/s)和主導(dǎo)風(fēng)向，(b)最大的日最大風(fēng)力(m/s)和風(fēng)向Fig.7 The wind distribution oftyphoon type:(a)the average daily maximum wind speed(m/s) and the dominant wind direction (b) the max-daily maximum wind

近10 a南支槽型暴雨較少，僅發(fā)生過4次(春季1次，夏季1次，秋季2次)，從這4次暴雨過程的地面日最大風(fēng)分布可知(圖略)，日最大風(fēng)也以2級風(fēng)為主，大部分站點為西南風(fēng)或偏南風(fēng)。

4 結(jié)論

綜上所述，得到以下結(jié)論：

①各季平均的日最大風(fēng)力分布都表明，貴州偏東和偏北地區(qū)的風(fēng)力較偏西和偏南地區(qū)的弱，偏東偏北地區(qū)以2級風(fēng)為主，而偏西偏南地區(qū)3級風(fēng)居多。相對而言，安順市、貴陽市、黔西南州的3級風(fēng)發(fā)生頻率較高，而遵義市、銅仁市和黔東南州的2級風(fēng)頻率高。春、秋季的主導(dǎo)風(fēng)向分布與貴州西部準(zhǔn)靜止鋒的風(fēng)場相似，夏季大部分站點偏南風(fēng)出現(xiàn)頻率最多，而冬季則以東北風(fēng)為主。

②全省只有少數(shù)站點發(fā)生過6級及以上的大風(fēng)，冬、春兩季相對較多，且以西南大風(fēng)為主。除了冬季以外，大部分站點也無靜風(fēng)出現(xiàn)。

③暴雨過程中的平均日最大風(fēng)力等級與季平均基本一致，臺風(fēng)倒槽型的稍強。除了冷鋒低槽型暴雨的主導(dǎo)風(fēng)向與相應(yīng)季節(jié)的分布有較大差異以外，兩高及低渦切變型、長江橫切變型的主導(dǎo)風(fēng)向都與夏季的分布相似，臺風(fēng)倒槽型絕大多數(shù)站的主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)，南支槽型暴雨過程太少，風(fēng)場特征需待積累更多個例再作結(jié)論。

④最大的日最大風(fēng)力幾乎都發(fā)生在非暴雨過程中，除了長江橫切變型，其余4種類型暴雨中都無6級及以上的大風(fēng)發(fā)生；此外，暴雨過程中除了兩高及低渦切變型有極少站出現(xiàn)過靜風(fēng)，其余類型暴雨中都無靜風(fēng)發(fā)生，最小的日最大風(fēng)力以2級居多。

參考文獻

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