锦州及附近海上风差异特点对比分析

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　　摘要：基于2014年9月至2015年8月锦州国家基本观测站及沿海8个锦州沿海加密自动站逐日及逐小时10 min平均最大风向、风速和极大风向、风速观测数据，统计分析了锦州站及沿海海域风的差异特点。结果表明，沿海大于等于6级以上的风明显多于锦州站，全年6级大风日数在半数以上，而极大风与锦州站差异不大;从沿海海域日最大风风速、日极大风风速与锦州站日最大风风速、日极大风速差值来看，日最大风风速差值较大，平均差为2.2 m/s;日极大风速差值较小，为1.1 m/s，且两者都存在随着风速等级的增大差值增大。其中，锦州风向为西南风和东北风时，日最大风风速和日极大风平均差值较大，分别为4 m/s和2 m/s左右，东南风和西北风差值较小，小于2 m/s。
　　关键词：沿海加密自动站;风速差异;对比分析;锦州
　　中图分类号：P425.4+4         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）24-0068-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.016           开放科学（资源服务）标识码（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
　　錦州市位于辽宁省的西南部、辽西走廊东端，是连接华北和东北两大区域的交通枢纽，拥有海岸线总长97.7 km。近海水域面积12万hm2，沿海滩涂面积1.8万hm2，1.7万hm2近海渔场。受地形和天气等因素影响，沿海经常出现大风天气，对海上交通和水产养殖影响很大。所以对于海上风力预报准确率的高低直接影响到海上生产及交通安全。近年来许多学者对大风预报进行了广泛的研究：刘京雄等[1]对冬季黄渤海大风的环流类型进行了统计， 指出冬季影响黄渤海的冷空气过程主要有3种路径，分别为西北、西路和东路路径，其中西北路径占全部冷空气过程的50.4%;孟莹等[2]分析了近30年黄海北部沿海地区大风，指出大风天气多出现在亚洲地区中高纬度盛行西北气流，并被较强负距平区控制时;曲海涛等[3]对渤海大风特征进行了统计分析，提出大风预报几种天气模型。此外，随着数值预报产品丰富和准确率的提高，还有一些学者根据数值预报产品进行海上风客观预报方法的研究：薄文波等[4]利用 WRF模式及其3DVAR模块构建了一个渤海海面风场业务预报系统，在提供精细渤海海面风场预报结果的基础上，利用渤海沿岸站点的实况地面观测，使用逐步订正客观分析方法对预报风场进行订正，并对订正结果进行统计检验;吴曼丽等[5]基于加密自动资料建立了海上风客观预报方法，建立了辽宁海洋预报平台，进行了辽宁沿海海上风客观预报，已经在辽宁地区沿海台站推广使用。过去由于海上风资料的缺乏，各沿海台站对预报效果检验和海上风的实际情况了解较少，无法更好地把握海上风的预报;2014年锦州沿海经济带新增了沿海8要素自动站，这些新资料的获取为开展海上气象预报预警服务工作提供了一定的数据支持。本研究利用沿海加密自动站和锦州站风资料初步探究锦州陆地和沿海海域风的差异特点，以提高海上风预报的准确率。 　　1  材料与方法
　　利用2014年9月至2015年8月锦州国家基本观测站及沿海8个锦州沿海加密自动站逐日及逐小时10 min平均最大风向、风速和极大风向、风速观测数据，统计分析锦州站及沿海加密自动站风速的平均差异。由于沿海和台站日最大风和极大风出现的时次并不一致，因此挑选逐日各站的10 min平均最大风（简称日最大风）和日极大风进行对比分析。统计了1年来逐日最大风、极大风风速特点及锦州海陆风在不同等级下的差异特点（由于海面观测资料缺少，所以分析海面风时采用沿海加密自动站资料来代替）。日最大风和极大风是以北京时间20时为日界的标准来统计。根据中国气象局制定的风力等级标准[6]，风速小于等于5.3 m/s为小于等于3级风，4级风是指平均风速在5.4～7.9 m/s，5级风是指平均风速在8.0～10.7 m/s，6级风是指平均风速在10.8～13.8 m/s，7级风是指平均风速在13.9～17.1 m/s，8级风是指平均风速在17.2～20.7 m/s，9级风是指平均风速在20.8～24.4 m/s，10级风是指平均风速在24.5～28.4 m/s。规定≥6级的风为大风。
　　2  结果与分析
　　2.1  锦州沿海加密自动站与锦州站日最大风风速差异特点
　　2.1.1  锦州沿海加密自动站和锦州站日最大风风速不同等级统计分析  由表1可以看出，锦州站全年日最大风风速所占比例以4级为最多，在半数以上，其次是小于等于3级，全年所占比例为近30%，6级以上大风日数不足2%。而沿海加密自动站日最大风风速小于等于3级以下极少，全年最多的小柳码头站9 d，大有管理所为7 d，日最大风为4级的所占比例为4%～22%，5级和6级所占比例为24%～37%，7级为10%～26%;8级以上笔架山最多，所占比例为18%，其余沿海加密自动站所占比例不足5%。从日最大风风速统计分析来看，沿海加密自动站8级以上大风日数和锦州站6级以上大风日数相当;沿海海域全年有53%～67%会出现6级以上大风;通过沿海与陆地不同等级日数对比分析可知，锦州近海海面出现大风的日数要远远大于陆地，6级以上大风占全年半数以上，所以在預报预警工作中要特别注意海面大风的预报预警发布。
　　2.1.2  锦州沿海加密自动站与锦州日最大风风速不同等级风速差特点  表2为锦州沿海台站与锦州站日最大风风速在不同等级时的风速差。从表2可以看出，沿海各站日最大风风速锦州站平均差为2.2 m/s，其中笔架山站风速差异最大，为1.6～12.1 m/s，平均差接近4 m/s，这是由于笔架山自动站在离岸1 km的小岛上，且海拨高度相对于其他站高，其风速大小更接近海面风;从每个站不同等级风速差来看，小于等于5级时风速平均差为1.4 m/s，大于等于6级时风速平均差增大到4.7 m/s，而当风速达到7级以上时风速平均差为6.8 m/s;很明显沿海海域与锦州站日最大风随着风速的增大，差值明显增大。
　　2.1.3  锦州沿海台站与锦州站日最大风不同风向时的风速差特点  以锦州站8个方位不同风向日最大风为基础，比较分析锦州站与沿海各站风速差（表3）可知，日最大风锦州吹西南风和东北风时沿海加密自动站与锦州站风速差最大，平均差值达4 m/s左右，由于东风和西风全年的样本数较少（全年样本数不足5 d），所以不具有代表性;其中东南风和西北风差值最小，在2 m/s左右;导致这种不同风向风速差异的原因主要与锦州沿海的地理位置有关，锦州沿海地处渤海北部，渤海呈西南-东北向倾斜的葫芦形，所以当风向为西南风时，风由海面吹向陆地，海面摩擦小，陆地摩擦大，由于摩擦的作用风吹向陆地会逐渐减小，而当吹东北风时锦州沿海恰好处于两边高中间低喇叭口出口处，受狭管效应的影响，也会造成东北风的风速差加大。
　　2.2  锦州沿海加密自动站与锦州站日极大风风速差异统计分析
　　2.2.1  锦州沿海加密自动站与锦州站日极大风风速不同等级日数分布特点  2014年9月至2015年8月的资料统计表明，日极大风风速不同等级分布锦州与沿海加密自动站差异不大（表4），没有日最大风风速差异明显。锦州沿海加密自动站和锦州站小于等于3级的日极大风风速几乎没有，日极大风风速为4级的日数仅占1%～6%，5级为7%～20%，其中6级和7级的日极大风风速最多（笔架山站除外），各占30%左右，8级大于20%，9级3%～17%，日极大风风速为10级的日数较少，其中笔架山站最多，为38 d。
　　2.2.2  锦州沿海加密自动站与锦州站日极大风风速不同等级差异特点  锦州沿海台站与锦州站日极大风风速在不同等级时的差异见表5。从表5可以看出，沿海各站日极大风风速锦州站平均差为1.1 m/s，与日最大风风速差相比小1.1 m/s，笔架山站极大风速差异也是沿海最大，在0.9～9.5 m/s，平均差为2.9 m/s，从每个站不同等级极大风速差来看，小于等于5级时风速差平均值为负值，也就是说当风速较小时沿海海域极大风风速比陆地要小，从大于等于6级以上来看，风速差平均转为正值，并且随风速的增大差值增大。
　　2.2.3  锦州沿海加密各站与锦州站日极大风不同风向时风速差特点  锦州沿海加密自动站与锦州站日极大风不同风向时风速差特点见表6。从表6可以看出，日极大风风速和日最大风风速差特点相似，锦州站风向为西南和东北风时风速差较大，分别为2.4 m/s和1.5 m/s，其中当风向为西南风时笔架山站风速平均差最大，为6.8 m/s;北风和西北风时风速差最小，分别为0.2 m/s和0.5 m/s。
　　2.3  锦州沿海加密自动站和锦州站日最大风风速和极大风风速日变化特点 　　对2014年9月至2015年8月锦州站和锦州沿海加密自動站的逐时10 min平均最大风速和极大风速进行统计，由于锦州站和沿海加密自动最大风和极大风日变化特点一致，在此仅分析最大风风速日变化特点。由图1可知，沿海和陆地最大风存在明显的日变化，8：00开始风速逐渐加大，12：00—16：00风速达到最大，峰值在锦州站出现两个，分别为  12：00和15：00;沿海海域峰值出现在15：00，17：00风速逐渐减小，23：00风速最小。
　　3  小结
　　1）锦州站全年出现日最大风风速大于等于6级以上大风日数不足2%，而沿海海上全年会出现近半数以上6级（含6级）以上大风;从大风规定标准来看，大风日数差异悬殊;从日极大风风速统计来看，锦州和沿海海上风速大于等于6级以上差异不大。
　　2）从沿海加密自动站与锦州站日最大风风速和极大风速差来看，日最大风风速差较大，平均差为2.2 m/s;极大风速差较小，为1.1 m/s，且两者差值都随着风速等级的增大而增大。
　　3）以锦州风的风向为基础，从8个不同风向统计日最大和极大风风速差，其中，锦州站风向为西南风和东北风时差值较大，日最大风风速平均差分别为4.1和3.7 m/s，日极大风风速平均差为2.4和1.5 m/s;而北风和西北风差值较小，日最大风风速平均差仅为2 m/s左右，极大风速平均差为0.5 m/s左右。
　　4）锦州站和沿海海域风速都有明显的日变化，后半夜风速最小，12：00—15：00风速最大，峰值出现在下午，其中锦州站出现两个峰值，分别在12：00和15：00，沿海海域入夜风速减小相对锦州站慢。
　　参考文献：
　　[1] 刘京雄，唐文伟，朱持则，等.浙闽沿海和台湾海峡海域冬季大风风速计算方法探讨[J].台湾海峡，2004，23（1）：8-13.
　　[2] 孟  莹，吴增茂.渤海海上测风与沿岸实测风的对比分析[J].海洋预报，1998，15（2）：24-31.
　　[3] 曲海涛，刘学萍.黄渤海大风统计分析和预报方法[J].辽宁气象，2002，18（4）：11-12.
　　[4] 薄文波，高山红，王永明，等.基于WRF模式的渤海海面风的预报与订正[J].海洋湖沼通报，2013（3）：37-44.
　　[5] 吴曼丽，王  灜，袁子鹏.基于自动站资料的海上风客观预报方法[J].气象与环境学报，2007，23（2）：63-67.
　　[6] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.
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