錦州及附近海上風差異特點對比分析

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站及沿海8個錦州沿海加密自動站逐日及逐小時10 min平均最大風向、風速和極大風向、風速觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了錦州站及沿海海域風的差異特點。結果表明，沿海大于等于6級以上的風明顯多于錦州站，全年6級大風日數(shù)在半數(shù)以上，而極大風與錦州站差異不大;從沿海海域日最大風風速、日極大風風速與錦州站日最大風風速、日極大風速差值來看，日最大風風速差值較大，平均差為2.2 m/s;日極大風速差值較小，為1.1 m/s，且兩者都存在隨著風速等級的增大差值增大。其中，錦州風向為西南風和東北風時，日最大風風速和日極大風平均差值較大，分別為4 m/s和2 m/s左右，東南風和西北風差值較小，小于2 m/s。

關鍵詞：沿海加密自動站;風速差異;對比分析;錦州

中圖分類號：P425.4+4 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）24-0068-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.016 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（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。受地形和天氣等因素影響，沿海經常出現(xiàn)大風天氣，對海上交通和水產養(yǎng)殖影響很大。所以對于海上風力預報準確率的高低直接影響到海上生產及交通安全。近年來許多學者對大風預報進行了廣泛的研究：劉京雄等[1]對冬季黃渤海大風的環(huán)流類型進行了統(tǒng)計， 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，指出大風天氣多出現(xiàn)在亞洲地區(qū)中高緯度盛行西北氣流，并被較強負距平區(qū)控制時;曲海濤等[3]對渤海大風特征進行了統(tǒng)計分析，提出大風預報幾種天氣模型。此外，隨著數(shù)值預報產品豐富和準確率的提高，還有一些學者根據(jù)數(shù)值預報產品進行海上風客觀預報方法的研究：薄文波等[4]利用 WRF模式及其3DVAR模塊構建了一個渤海海面風場業(yè)務預報系統(tǒng)，在提供精細渤海海面風場預報結果的基礎上，利用渤海沿岸站點的實況地面觀測，使用逐步訂正客觀分析方法對預報風場進行訂正，并對訂正結果進行統(tǒng)計檢驗;吳曼麗等[5]基于加密自動資料建立了海上風客觀預報方法，建立了遼寧海洋預報平臺，進行了遼寧沿海海上風客觀預報，已經在遼寧地區(qū)沿海臺站推廣使用。過去由于海上風資料的缺乏，各沿海臺站對預報效果檢驗和海上風的實際情況了解較少，無法更好地把握海上風的預報;2014年錦州沿海經濟帶新增了沿海8要素自動站，這些新資料的獲取為開展海上氣象預報預警服務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站和錦州站風資料初步探究錦州陸地和沿海海域風的差異特點，以提高海上風預報的準確率。

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站及沿海8個錦州沿海加密自動站逐日及逐小時10 min平均最大風向、風速和極大風向、風速觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析錦州站及沿海加密自動站風速的平均差異。由于沿海和臺站日最大風和極大風出現(xiàn)的時次并不一致，因此挑選逐日各站的10 min平均最大風（簡稱日最大風）和日極大風進行對比分析。統(tǒng)計了1年來逐日最大風、極大風風速特點及錦州海陸風在不同等級下的差異特點（由于海面觀測資料缺少，所以分析海面風時采用沿海加密自動站資料來代替）。日最大風和極大風是以北京時間20時為日界的標準來統(tǒng)計。根據(jù)中國氣象局制定的風力等級標準[6]，風速小于等于5.3 m/s為小于等于3級風，4級風是指平均風速在5.4～7.9 m/s，5級風是指平均風速在8.0～10.7 m/s，6級風是指平均風速在10.8～13.8 m/s，7級風是指平均風速在13.9～17.1 m/s，8級風是指平均風速在17.2～20.7 m/s，9級風是指平均風速在20.8～24.4 m/s，10級風是指平均風速在24.5～28.4 m/s。規(guī)定≥6級的風為大風。

2 ?結果與分析

2.1 ?錦州沿海加密自動站與錦州站日最大風風速差異特點

2.1.1 ?錦州沿海加密自動站和錦州站日最大風風速不同等級統(tǒng)計分析 ?由表1可以看出，錦州站全年日最大風風速所占比例以4級為最多，在半數(shù)以上，其次是小于等于3級，全年所占比例為近30%，6級以上大風日數(shù)不足2%。而沿海加密自動站日最大風風速小于等于3級以下極少，全年最多的小柳碼頭站9 d，大有管理所為7 d，日最大風為4級的所占比例為4%～22%，5級和6級所占比例為24%～37%，7級為10%～26%;8級以上筆架山最多，所占比例為18%，其余沿海加密自動站所占比例不足5%。從日最大風風速統(tǒng)計分析來看，沿海加密自動站8級以上大風日數(shù)和錦州站6級以上大風日數(shù)相當;沿海海域全年有53%～67%會出現(xiàn)6級以上大風;通過沿海與陸地不同等級日數(shù)對比分析可知，錦州近海海面出現(xiàn)大風的日數(shù)要遠遠大于陸地，6級以上大風占全年半數(shù)以上，所以在預報預警工作中要特別注意海面大風的預報預警發(fā)布。

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

2.1.3 ?錦州沿海臺站與錦州站日最大風不同風向時的風速差特點 ?以錦州站8個方位不同風向日最大風為基礎，比較分析錦州站與沿海各站風速差（表3）可知，日最大風錦州吹西南風和東北風時沿海加密自動站與錦州站風速差最大，平均差值達4 m/s左右，由于東風和西風全年的樣本數(shù)較少（全年樣本數(shù)不足5 d），所以不具有代表性;其中東南風和西北風差值最小，在2 m/s左右;導致這種不同風向風速差異的原因主要與錦州沿海的地理位置有關，錦州沿海地處渤海北部，渤海呈西南-東北向傾斜的葫蘆形，所以當風向為西南風時，風由海面吹向陸地，海面摩擦小，陸地摩擦大，由于摩擦的作用風吹向陸地會逐漸減小，而當吹東北風時錦州沿海恰好處于兩邊高中間低喇叭口出口處，受狹管效應的影響，也會造成東北風的風速差加大。

2.2 ?錦州沿海加密自動站與錦州站日極大風風速差異統(tǒng)計分析

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

2.2.2 ?錦州沿海加密自動站與錦州站日極大風風速不同等級差異特點 ?錦州沿海臺站與錦州站日極大風風速在不同等級時的差異見表5。從表5可以看出，沿海各站日極大風風速錦州站平均差為1.1 m/s，與日最大風風速差相比小1.1 m/s，筆架山站極大風速差異也是沿海最大，在0.9～9.5 m/s，平均差為2.9 m/s，從每個站不同等級極大風速差來看，小于等于5級時風速差平均值為負值，也就是說當風速較小時沿海海域極大風風速比陸地要小，從大于等于6級以上來看，風速差平均轉為正值，并且隨風速的增大差值增大。

2.2.3 ?錦州沿海加密各站與錦州站日極大風不同風向時風速差特點 ?錦州沿海加密自動站與錦州站日極大風不同風向時風速差特點見表6。從表6可以看出，日極大風風速和日最大風風速差特點相似，錦州站風向為西南和東北風時風速差較大，分別為2.4 m/s和1.5 m/s，其中當風向為西南風時筆架山站風速平均差最大，為6.8 m/s;北風和西北風時風速差最小，分別為0.2 m/s和0.5 m/s。

2.3 ?錦州沿海加密自動站和錦州站日最大風風速和極大風風速日變化特點

對2014年9月至2015年8月錦州站和錦州沿海加密自動站的逐時10 min平均最大風速和極大風速進行統(tǒng)計，由于錦州站和沿海加密自動最大風和極大風日變化特點一致，在此僅分析最大風風速日變化特點。由圖1可知，沿海和陸地最大風存在明顯的日變化，8：00開始風速逐漸加大，12：00—16：00風速達到最大，峰值在錦州站出現(xiàn)兩個，分別為 ?12：00和15：00;沿海海域峰值出現(xiàn)在15：00，17：00風速逐漸減小，23：00風速最小。

3 ?小結

1）錦州站全年出現(xiàn)日最大風風速大于等于6級以上大風日數(shù)不足2%，而沿海海上全年會出現(xiàn)近半數(shù)以上6級（含6級）以上大風;從大風規(guī)定標準來看，大風日數(shù)差異懸殊;從日極大風風速統(tǒng)計來看，錦州和沿海海上風速大于等于6級以上差異不大。

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

3）以錦州風的風向為基礎，從8個不同風向統(tǒng)計日最大和極大風風速差，其中，錦州站風向為西南風和東北風時差值較大，日最大風風速平均差分別為4.1和3.7 m/s，日極大風風速平均差為2.4和1.5 m/s;而北風和西北風差值較小，日最大風風速平均差僅為2 m/s左右，極大風速平均差為0.5 m/s左右。

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

參考文獻：

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

[2] 孟 ?瑩，吳增茂.渤海海上測風與沿岸實測風的對比分析[J].海洋預報，1998，15（2）：24-31.

[3] 曲海濤，劉學萍.黃渤海大風統(tǒng)計分析和預報方法[J].遼寧氣象，2002，18（4）：11-12.

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

[5] 吳曼麗，王 ?灜，袁子鵬.基于自動站資料的海上風客觀預報方法[J].氣象與環(huán)境學報，2007，23（2）：63-67.

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