楊桂娟 婁芳蕾 周福然 胡明 溫州 蔣姍姍 高銘

摘要：基于2014年9月至2015年8月錦州國家基本觀測(cè)站及沿海8個(gè)錦州沿海加密自動(dòng)站逐日及逐小時(shí)10 min平均最大風(fēng)向、風(fēng)速和極大風(fēng)向、風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了錦州站及沿海海域風(fēng)的差異特點(diǎn)。結(jié)果表明，沿海大于等于6級(jí)以上的風(fēng)明顯多于錦州站，全年6級(jí)大風(fēng)日數(shù)在半數(shù)以上，而極大風(fēng)與錦州站差異不大;從沿海海域日最大風(fēng)風(fēng)速、日極大風(fēng)風(fēng)速與錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速、日極大風(fēng)速差值來看，日最大風(fēng)風(fēng)速差值較大，平均差為2.2 m/s;日極大風(fēng)速差值較小，為1.1 m/s，且兩者都存在隨著風(fēng)速等級(jí)的增大差值增大。其中，錦州風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和東北風(fēng)時(shí)，日最大風(fēng)風(fēng)速和日極大風(fēng)平均差值較大，分別為4 m/s和2 m/s左右，東南風(fēng)和西北風(fēng)差值較小，小于2 m/s。

關(guān)鍵詞：沿海加密自動(dòng)站;風(fēng)速差異;對(duì)比分析;錦州

中圖分類號(hào)：P425.4+4 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）24-0068-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.016 ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Comparative analysis of wind differences between Jinzhou and nearby seas

YANG Gui-juan，LOU Fang-lei，ZHOU Fu-ran，HU Ming，WEN Zhou，JIANG Shan-shan，GAO Ming

（Jinzhou Meteorological Bureau，Jinzhou 121001，Liaoning，China）

Abstract： Daily average and instantaneous maximum wind data from the national basic station and 8 coastal dense automatic stations in Jinzhou from September 2014 to August 2015 were used to analyze the differential characteristics of wind in Jinzhou station and coastal area. It was shown that in coastal area， the frequency of wind stronger than or equal to level 6 was significantly more than Jinzhou station， occurring more than a half， while the instantaneous maximum wind was similar to Jinzhou station. In addition， the differential daily maximum wind speed between Jinzhou station and coastal area was larger， which was 2.2 m/s on average， while the daily maximum wind speed difference was smaller at 1.1 m/s， and the difference between them increases with the increase of wind speed grade. When there were southwest and northeast wind in Jinzhou， the average difference between the average maximum wind speed and the instantaneous maximum wind speed was about 4 m/s and 2 m/s， respectively， while in case of the southeast wind and the northwest wind， the differences were smaller， both less than 2 m/s.

Key words： coastal dense automatic station; wind speed difference; comparison and analysis; Jinzhou

錦州市位于遼寧省的西南部、遼西走廊東端，是連接華北和東北兩大區(qū)域的交通樞紐，擁有海岸線總長(zhǎng)97.7 km。近海水域面積12萬hm2，沿海灘涂面積1.8萬hm2，1.7萬hm2近海漁場(chǎng)。受地形和天氣等因素影響，沿海經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，對(duì)海上交通和水產(chǎn)養(yǎng)殖影響很大。所以對(duì)于海上風(fēng)力預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的高低直接影響到海上生產(chǎn)及交通安全。近年來許多學(xué)者對(duì)大風(fēng)預(yù)報(bào)進(jìn)行了廣泛的研究：劉京雄等[1]對(duì)冬季黃渤海大風(fēng)的環(huán)流類型進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)， 指出冬季影響黃渤海的冷空氣過程主要有3種路徑，分別為西北、西路和東路路徑，其中西北路徑占全部冷空氣過程的50.4%;孟瑩等[2]分析了近30年黃海北部沿海地區(qū)大風(fēng)，指出大風(fēng)天氣多出現(xiàn)在亞洲地區(qū)中高緯度盛行西北氣流，并被較強(qiáng)負(fù)距平區(qū)控制時(shí);曲海濤等[3]對(duì)渤海大風(fēng)特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，提出大風(fēng)預(yù)報(bào)幾種天氣模型。此外，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品豐富和準(zhǔn)確率的提高，還有一些學(xué)者根據(jù)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行海上風(fēng)客觀預(yù)報(bào)方法的研究：薄文波等[4]利用 WRF模式及其3DVAR模塊構(gòu)建了一個(gè)渤海海面風(fēng)場(chǎng)業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，在提供精細(xì)渤海海面風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用渤海沿岸站點(diǎn)的實(shí)況地面觀測(cè)，使用逐步訂正客觀分析方法對(duì)預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行訂正，并對(duì)訂正結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn);吳曼麗等[5]基于加密自動(dòng)資料建立了海上風(fēng)客觀預(yù)報(bào)方法，建立了遼寧海洋預(yù)報(bào)平臺(tái)，進(jìn)行了遼寧沿海海上風(fēng)客觀預(yù)報(bào)，已經(jīng)在遼寧地區(qū)沿海臺(tái)站推廣使用。過去由于海上風(fēng)資料的缺乏，各沿海臺(tái)站對(duì)預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)和海上風(fēng)的實(shí)際情況了解較少，無法更好地把握海上風(fēng)的預(yù)報(bào);2014年錦州沿海經(jīng)濟(jì)帶新增了沿海8要素自動(dòng)站，這些新資料的獲取為開展海上氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作提供了一定的數(shù)據(jù)支持。本研究利用沿海加密自動(dòng)站和錦州站風(fēng)資料初步探究錦州陸地和沿海海域風(fēng)的差異特點(diǎn)，以提高海上風(fēng)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

1 ?材料與方法

利用2014年9月至2015年8月錦州國家基本觀測(cè)站及沿海8個(gè)錦州沿海加密自動(dòng)站逐日及逐小時(shí)10 min平均最大風(fēng)向、風(fēng)速和極大風(fēng)向、風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析錦州站及沿海加密自動(dòng)站風(fēng)速的平均差異。由于沿海和臺(tái)站日最大風(fēng)和極大風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)次并不一致，因此挑選逐日各站的10 min平均最大風(fēng)（簡(jiǎn)稱日最大風(fēng)）和日極大風(fēng)進(jìn)行對(duì)比分析。統(tǒng)計(jì)了1年來逐日最大風(fēng)、極大風(fēng)風(fēng)速特點(diǎn)及錦州海陸風(fēng)在不同等級(jí)下的差異特點(diǎn)（由于海面觀測(cè)資料缺少，所以分析海面風(fēng)時(shí)采用沿海加密自動(dòng)站資料來代替）。日最大風(fēng)和極大風(fēng)是以北京時(shí)間20時(shí)為日界的標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)計(jì)。根據(jù)中國氣象局制定的風(fēng)力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]，風(fēng)速小于等于5.3 m/s為小于等于3級(jí)風(fēng)，4級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在5.4～7.9 m/s，5級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在8.0～10.7 m/s，6級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在10.8～13.8 m/s，7級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在13.9～17.1 m/s，8級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在17.2～20.7 m/s，9級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在20.8～24.4 m/s，10級(jí)風(fēng)是指平均風(fēng)速在24.5～28.4 m/s。規(guī)定≥6級(jí)的風(fēng)為大風(fēng)。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速差異特點(diǎn)

2.1.1 ?錦州沿海加密自動(dòng)站和錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速不同等級(jí)統(tǒng)計(jì)分析 ?由表1可以看出，錦州站全年日最大風(fēng)風(fēng)速所占比例以4級(jí)為最多，在半數(shù)以上，其次是小于等于3級(jí)，全年所占比例為近30%，6級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)不足2%。而沿海加密自動(dòng)站日最大風(fēng)風(fēng)速小于等于3級(jí)以下極少，全年最多的小柳碼頭站9 d，大有管理所為7 d，日最大風(fēng)為4級(jí)的所占比例為4%～22%，5級(jí)和6級(jí)所占比例為24%～37%，7級(jí)為10%～26%;8級(jí)以上筆架山最多，所占比例為18%，其余沿海加密自動(dòng)站所占比例不足5%。從日最大風(fēng)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)分析來看，沿海加密自動(dòng)站8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)和錦州站6級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)相當(dāng);沿海海域全年有53%～67%會(huì)出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng);通過沿海與陸地不同等級(jí)日數(shù)對(duì)比分析可知，錦州近海海面出現(xiàn)大風(fēng)的日數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地，6級(jí)以上大風(fēng)占全年半數(shù)以上，所以在預(yù)報(bào)預(yù)警工作中要特別注意海面大風(fēng)的預(yù)報(bào)預(yù)警發(fā)布。

2.1.2 ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州日最大風(fēng)風(fēng)速不同等級(jí)風(fēng)速差特點(diǎn) ?表2為錦州沿海臺(tái)站與錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速在不同等級(jí)時(shí)的風(fēng)速差。從表2可以看出，沿海各站日最大風(fēng)風(fēng)速錦州站平均差為2.2 m/s，其中筆架山站風(fēng)速差異最大，為1.6～12.1 m/s，平均差接近4 m/s，這是由于筆架山自動(dòng)站在離岸1 km的小島上，且海撥高度相對(duì)于其他站高，其風(fēng)速大小更接近海面風(fēng);從每個(gè)站不同等級(jí)風(fēng)速差來看，小于等于5級(jí)時(shí)風(fēng)速平均差為1.4 m/s，大于等于6級(jí)時(shí)風(fēng)速平均差增大到4.7 m/s，而當(dāng)風(fēng)速達(dá)到7級(jí)以上時(shí)風(fēng)速平均差為6.8 m/s;很明顯沿海海域與錦州站日最大風(fēng)隨著風(fēng)速的增大，差值明顯增大。

2.1.3 ?錦州沿海臺(tái)站與錦州站日最大風(fēng)不同風(fēng)向時(shí)的風(fēng)速差特點(diǎn) ?以錦州站8個(gè)方位不同風(fēng)向日最大風(fēng)為基礎(chǔ)，比較分析錦州站與沿海各站風(fēng)速差（表3）可知，日最大風(fēng)錦州吹西南風(fēng)和東北風(fēng)時(shí)沿海加密自動(dòng)站與錦州站風(fēng)速差最大，平均差值達(dá)4 m/s左右，由于東風(fēng)和西風(fēng)全年的樣本數(shù)較少（全年樣本數(shù)不足5 d），所以不具有代表性;其中東南風(fēng)和西北風(fēng)差值最小，在2 m/s左右;導(dǎo)致這種不同風(fēng)向風(fēng)速差異的原因主要與錦州沿海的地理位置有關(guān)，錦州沿海地處渤海北部，渤海呈西南-東北向傾斜的葫蘆形，所以當(dāng)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)時(shí)，風(fēng)由海面吹向陸地，海面摩擦小，陸地摩擦大，由于摩擦的作用風(fēng)吹向陸地會(huì)逐漸減小，而當(dāng)吹東北風(fēng)時(shí)錦州沿海恰好處于兩邊高中間低喇叭口出口處，受狹管效應(yīng)的影響，也會(huì)造成東北風(fēng)的風(fēng)速差加大。

2.2 ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州站日極大風(fēng)風(fēng)速差異統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州站日極大風(fēng)風(fēng)速不同等級(jí)日數(shù)分布特點(diǎn) ?2014年9月至2015年8月的資料統(tǒng)計(jì)表明，日極大風(fēng)風(fēng)速不同等級(jí)分布錦州與沿海加密自動(dòng)站差異不大（表4），沒有日最大風(fēng)風(fēng)速差異明顯。錦州沿海加密自動(dòng)站和錦州站小于等于3級(jí)的日極大風(fēng)風(fēng)速幾乎沒有，日極大風(fēng)風(fēng)速為4級(jí)的日數(shù)僅占1%～6%，5級(jí)為7%～20%，其中6級(jí)和7級(jí)的日極大風(fēng)風(fēng)速最多（筆架山站除外），各占30%左右，8級(jí)大于20%，9級(jí)3%～17%，日極大風(fēng)風(fēng)速為10級(jí)的日數(shù)較少，其中筆架山站最多，為38 d。

2.2.2 ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州站日極大風(fēng)風(fēng)速不同等級(jí)差異特點(diǎn) ?錦州沿海臺(tái)站與錦州站日極大風(fēng)風(fēng)速在不同等級(jí)時(shí)的差異見表5。從表5可以看出，沿海各站日極大風(fēng)風(fēng)速錦州站平均差為1.1 m/s，與日最大風(fēng)風(fēng)速差相比小1.1 m/s，筆架山站極大風(fēng)速差異也是沿海最大，在0.9～9.5 m/s，平均差為2.9 m/s，從每個(gè)站不同等級(jí)極大風(fēng)速差來看，小于等于5級(jí)時(shí)風(fēng)速差平均值為負(fù)值，也就是說當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)沿海海域極大風(fēng)風(fēng)速比陸地要小，從大于等于6級(jí)以上來看，風(fēng)速差平均轉(zhuǎn)為正值，并且隨風(fēng)速的增大差值增大。

2.2.3 ?錦州沿海加密各站與錦州站日極大風(fēng)不同風(fēng)向時(shí)風(fēng)速差特點(diǎn) ?錦州沿海加密自動(dòng)站與錦州站日極大風(fēng)不同風(fēng)向時(shí)風(fēng)速差特點(diǎn)見表6。從表6可以看出，日極大風(fēng)風(fēng)速和日最大風(fēng)風(fēng)速差特點(diǎn)相似，錦州站風(fēng)向?yàn)槲髂虾蜄|北風(fēng)時(shí)風(fēng)速差較大，分別為2.4 m/s和1.5 m/s，其中當(dāng)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)時(shí)筆架山站風(fēng)速平均差最大，為6.8 m/s;北風(fēng)和西北風(fēng)時(shí)風(fēng)速差最小，分別為0.2 m/s和0.5 m/s。

2.3 ?錦州沿海加密自動(dòng)站和錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速和極大風(fēng)風(fēng)速日變化特點(diǎn)

對(duì)2014年9月至2015年8月錦州站和錦州沿海加密自動(dòng)站的逐時(shí)10 min平均最大風(fēng)速和極大風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于錦州站和沿海加密自動(dòng)最大風(fēng)和極大風(fēng)日變化特點(diǎn)一致，在此僅分析最大風(fēng)風(fēng)速日變化特點(diǎn)。由圖1可知，沿海和陸地最大風(fēng)存在明顯的日變化，8：00開始風(fēng)速逐漸加大，12：00—16：00風(fēng)速達(dá)到最大，峰值在錦州站出現(xiàn)兩個(gè)，分別為 ?12：00和15：00;沿海海域峰值出現(xiàn)在15：00，17：00風(fēng)速逐漸減小，23：00風(fēng)速最小。

3 ?小結(jié)

1）錦州站全年出現(xiàn)日最大風(fēng)風(fēng)速大于等于6級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)不足2%，而沿海海上全年會(huì)出現(xiàn)近半數(shù)以上6級(jí)（含6級(jí)）以上大風(fēng);從大風(fēng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)來看，大風(fēng)日數(shù)差異懸殊;從日極大風(fēng)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)來看，錦州和沿海海上風(fēng)速大于等于6級(jí)以上差異不大。

2）從沿海加密自動(dòng)站與錦州站日最大風(fēng)風(fēng)速和極大風(fēng)速差來看，日最大風(fēng)風(fēng)速差較大，平均差為2.2 m/s;極大風(fēng)速差較小，為1.1 m/s，且兩者差值都隨著風(fēng)速等級(jí)的增大而增大。

3）以錦州風(fēng)的風(fēng)向?yàn)榛A(chǔ)，從8個(gè)不同風(fēng)向統(tǒng)計(jì)日最大和極大風(fēng)風(fēng)速差，其中，錦州站風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和東北風(fēng)時(shí)差值較大，日最大風(fēng)風(fēng)速平均差分別為4.1和3.7 m/s，日極大風(fēng)風(fēng)速平均差為2.4和1.5 m/s;而北風(fēng)和西北風(fēng)差值較小，日最大風(fēng)風(fēng)速平均差僅為2 m/s左右，極大風(fēng)速平均差為0.5 m/s左右。

4）錦州站和沿海海域風(fēng)速都有明顯的日變化，后半夜風(fēng)速最小，12：00—15：00風(fēng)速最大，峰值出現(xiàn)在下午，其中錦州站出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別在12：00和15：00，沿海海域入夜風(fēng)速減小相對(duì)錦州站慢。

參考文獻(xiàn)：

[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] 孟 ?瑩，吳增茂.渤海海上測(cè)風(fēng)與沿岸實(shí)測(cè)風(fēng)的對(duì)比分析[J].海洋預(yù)報(bào)，1998，15（2）：24-31.

[3] 曲海濤，劉學(xué)萍.黃渤海大風(fēng)統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)報(bào)方法[J].遼寧氣象，2002，18（4）：11-12.

[4] 薄文波，高山紅，王永明，等.基于WRF模式的渤海海面風(fēng)的預(yù)報(bào)與訂正[J].海洋湖沼通報(bào)，2013（3）：37-44.

[5] 吳曼麗，王 ?灜，袁子鵬.基于自動(dòng)站資料的海上風(fēng)客觀預(yù)報(bào)方法[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，23（2）：63-67.

[6] 中國氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.