三峽氣候梯度觀測塔氣候要素特征分析

馬德栗　劉敏　鞠英芹

摘要 根據2010年12月～2012年5月三峽氣候梯度塔氣溫、風速、風向、相對濕度和氣壓的觀測數據，分析其月、季、年變化特征，結果表明，三峽氣候梯度塔10～100 m各層平均風速逐月變化基本一致，呈“w”型，且各層年平均風速相差不大；各層年平均最大風速與極大風速變化趨勢相一致，7月最大，11月最小；各層全年及各個季節ESE為主導風向，全年及各個季節無正南風；各層年平均氣溫隨高度升高而降低，各層氣溫逐月變化呈單峰值，1月氣溫最低，7月最高，就季節而言，夏季最高、冬季最低；各層年平均相對濕度8.5～50.0 m隨高度升高而降低，50～100 m則隨高度升高而上升；8.5 m高度氣壓曲線逐月變化呈“U”型變化，1月最高、7月最低，冬季最高、夏季最小。

關鍵詞 氣象要素；變化特征；氣候梯度觀測塔；三峽

中圖分類號 S161 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）05-01372-04

Abstract According to the observation data of temperature， wind speed， wind direction， relative humidity and air pressure of climate gradient observation tower in the Three Gorges from October， 2010 to May， 2012， variation of month， quarter and annual were analyzed. The result shows that mean wind speed presents monthly changes in basic agreement from 10 layer to 100 layer， in type of ‘W. And annual mean wind speed has little differences. The annual mean maximum speed and extreme speed has consistent change tendency， the maximum value in July and the minimum one in November. The dominant wind direction is ESE and there is no S in annual and season. The annual average temperature decreases with height， the temperature shows a single peak from month to month， the lowest temperature in January and the highest in July. The highest temperature is in summer and the lowest is in winter. The annual average relative humidity decreases with height from 8.5 layer to 50 layer， and with height increasing from 50 to 100. The pressure curve monthly changes showed ‘U type in 8.5 layer， the highest in January and lowest in July， the highest in winter and lowest in summer.

Key words Meteorological elements； Variation characteristics； Climatic gradient observation tower； Three Gorges

長江流域橫跨西南、華中、華東三大經濟區，在我國經濟生活中占有重要地位[1-2]。三峽庫區處于長江流域上游，是我國最大的水利水電工程。長期以來，我國學者一直關注三峽氣候水文特征[2-4]，50年代末，為配合當時擬議中的三峽水利樞紐工程，我國對長江三峽及其上游地區進行了較大規模的氣候考察，此后傅抱璞等進行了三峽氣候的研究[5-7]。三峽河谷，水流湍急、山巒陡峭，氣候影響因素復雜，氣候特征既有山地氣候的一般規律，又有水域氣候的特點[7]。郭渠等分析認為三峽庫區暴雨日數呈現沿長江向南北增加的分布特征[8]。盧晨晨等從水汽凝結潛熱作用的兩維靜力方程出發，分析三峽江陸面上方易出現大風，江面比兩岸易形成暴雨[9]。因此，研究三峽庫區氣候特征不僅對三峽流域經濟開發具有重要的現實意義，且對長江上游流域長遠發展提供重要的科學依據。筆者在此利用2010年12月～2012年5月三峽氣候梯度觀測塔的氣象觀測數據，采用統計分析方法，對氣候梯度塔各層氣候要素的月、季、年變化特征進行分析。

1 資料與方法

1.1 氣候梯度塔基本情況

三峽氣候梯度觀測塔位于湖北省秭歸縣（30°52′30″ N、110°58′02″ E），海拔184.0 m（圖1），2009年11月建成，12月開始觀測。氣候塔高度100 m，分8.5、10、30、50、70和100 m 6層，觀測氣溫、氣壓、相對濕度、風速和風向5種氣候要素。氣壓僅觀測8.5 m高度，風速和風向觀測由10 m開始，觀測5層，氣溫和相對濕度觀測8.5～100 m，觀測6層，其中風速觀測最大風速、極大風速和平均風速3種。

1.2 氣候梯度塔觀測資料與方法

三峽氣候梯度觀測塔氣候要素資料來自湖北省氣候信息技術保障中心，氣候要素10 min記錄一次，資料時段為2010年12月1日～2012年5月30日，其中2011年資料為完整一年，氣候資料經過初步資料控制。利用氣候統計方法，分析氣候梯度觀測塔各層次氣候要素年、月、季特征。

2 結果與分析

2.1 風速變化特征

2.1.1 平均風速。從三峽氣候梯度塔各層平均風速逐月變化（圖2a）可以看出，10～100 m各層平均風速逐月變化基本一致，呈“w”型，12月最大，10月最小；各層年平均風速相差不大，均在1.7～2.0 m/s，平均風速隨高度而增大，但增幅較小，30～50 m平均風速基本相同，僅比10 m大0.2 m/s，而70～100 m平均風速也基本相同，僅比30～50 m大0.1 m/s。10 m月平均風速最大值為2.8 m/s，出現在12月，最小值出現在10月，為1.2 m/s；30 m月平均風速最大值為3.1 m/s，出現在12月，最小值為1.5 m/s，出現在10月；50 m平均風速最大值為12月的3.2 m/s，最小值為1.5 m/s，出現在10月；70 m平均風速最大值為12月的3.2 m/s，最小值為1.4 m/s，出現在10月；100 m平均風速最大值為各層最大，為3.3 m/s，最小值為1.5 m/s，出現在10月。

2.1.2 最大風速。由圖2b可見，氣候梯度觀測塔年平均最大風速為10.6～11.3 m/s，各層月平均最大風速變化基本一致，7月最大，12月次之，11月最小；各層月平均最大風速層間相差不大，最大風速隨高度而增大，但50 m以上最大風速增幅較小，尤其是50、70 m兩層最大風速基本一致，出現等風速層；就各層最大風速的時間分布來看，3～5月層間最大風速相差較大，其他月份風速相差較小。10 m月平均最大風速最大值為17 m/s，出現在7月，最小值出現在11月，為5.6 m/s；30 m月平均最大風速最大值為17 m/s，出現在7月，最小值為5.7 m/s，出現在11月；50 m平均最大風速最大值為7月的17.0 m/s，最小值為5.9 m/s，出現在11月；70 m平均最大風速最大值為7月的17.1 m/s，最小值為6.1 m/s，出現在11月；100 m平均最大風速最大值為17.4 m/s，出現在7月，最小值為1.5 m/s，出現在11月。

2.1.3 極大風速。由圖2c可見，氣候梯度觀測塔。

年平均極大風速為15.4～15.7 m/s，與最大風速變化趨勢相一致，各層逐月平均極大風速變化趨勢基本一致，7月最大，11月最小；極大風速以70 m層最大，30 m層最小，10、50、100 m層風速一致，但小于70 m的極大風速。10 m月平均極大風速最大值為30.0 m/s，出現在7月，最小值出現在11月，為8.0 m/s；30 m月平均極大風速最大值為28.2 m/s，出現在7月，最小值為7.5 m/s，出現在11月；50 m平均極大風速最大值為7月的28.3 m/s，最小值為6.9 m/s，出現在11月；70 m平均極大風速最大值為7月的288 m/s，最小值為7.5 m/s，出現在11月；100 m平均極大風速最大值為30.2 m/s，出現在7月，最小值為7.0 m/s，出現在11月。

對于氣候梯度塔各層風向的季節變化而言，春、夏、秋、冬季均以ESE為主導風向，正南、正北、正西、正東風向出現概率很小，尤其是各個季節幾乎沒有出現正南風。這與我國季風氣候有關，冬季盛行東北風，夏季盛行西南風；另外，三峽獨特的地形地貌也影響風向，長江整體呈東西走向、兩岸均為高山，故正北、正南氣流難以侵入，且梯度塔位于長江北岸，背靠大山，受大山阻擋偏北氣流影響較小，而受偏南氣候影響較大。

2.3 氣溫變化特征

2.3.1 年和月變化。

三峽氣候梯度塔各層年平均氣溫在17.4～16.1 ℃，且隨高度升高而降低，8.5 m層氣溫最高，100 m層氣溫最低，兩者相差1.3 ℃。就平均氣溫的逐月變化而言（圖3），梯度塔各層氣溫逐月變化呈單峰值，1月氣溫最低，7月最高；氣溫最高值為7月的28.1 ℃，出現在8.5 m，最低值出現在100 m層，為1月的2.3 ℃；就月間各層氣溫變化而言，7月各層氣溫相差較大，即氣溫梯度最大。

3 結論

（1）三峽氣候梯度塔10～100 m各層平均風速逐月變化基本一致，呈“w”型，12月最大，10月最小；各層年平均風速相差不大，平均風速隨高度而增大，但增幅較小，30～50 m平均風速基本相同，僅比10 m大0.2 m/s，而70～100 m平均風速也基本相同，僅比30～50 m大0.1 m/s。年平均最大風速10.6～11.3 m/s，各層月平均最大風速變化基本一致，7月最大，12月次之，11月最小；年平均極大風速15.4～15.7 m/s，與最大風速變化趨勢相一致，各層逐月平均極大風速變化趨勢基本一致，7月最大，11月最小。

（2）三峽氣候梯度塔各層全年及各個季節ESE為主導風向，ENE、ESE、NNE、SSE和WNW風向出現的頻率也較高。全年及各個季節正北、正南、正東、正西風向出現概率很小，尤其是正南風全年中幾乎均沒有出現。

（3）三峽氣候梯度塔各層年平均氣溫在17.4～16.1 ℃，且隨高度升高而降低，8.5 m層氣溫最高，100 m層氣溫最低；就逐月變化而言，梯度塔各層氣溫逐月變化呈單峰值，1月氣溫最低，7月最高；就季節而言，夏季最高、冬季最低。

（4）三峽氣候梯度塔各層年平均相對濕度在62.3%～73.4%，8.5～50 m隨高度升高而降低，50～100 m則隨高度升高而上升。就逐月變化而言，梯度塔各層相對濕度11月最大，12月最低；季節變化為秋季最高，冬季最低，春、夏季居中。

（5）三峽氣候梯度塔8.5 m高度氣壓逐月變化曲線來看，氣壓曲線逐月變化呈“U”型變化，1月氣壓最高，7月氣壓達最低值；就季節變化而言，冬季氣壓最高，夏季最小，春、秋季居中。

參考文獻

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