遼東灣西部海島大風規律研究

王玉國 徐夢陽

(中國人民解放軍92493 部隊21 分隊，遼寧 葫蘆島 125000)

0 引言

菊花島位于遼東灣西部海域，是渤海最大的海島，距大陸約15 公里，該站氣象觀測資料具有良好的海區代表性。大風是海上和沿海地區的危險性天氣之一，大風及其帶來的大浪、風暴潮嚴重影響艦船航行、海上生產活動和沿岸工程設施安全，甚至造成重大的生命財產損失。1997年8月“9711”號熱帶氣旋進入渤海后再次加強，菊花島氣象站出現了38m/s 的NNE 瞬時大風，成為該站的風速極值，其帶來的大風大浪和風暴潮致使葫蘆島港碼頭被淹，受損嚴重。2003年10月的一次強寒潮天氣過程，渤海北部出現了9 級陣風11 級的東北大風，致使一貨輪沉沒，船上19 人全部遇難。研究大風的特征和變化規律，對提高大風預報的準確率，減少海上大風大浪的危害具有十分重要的意義。

1 資料與統計標準

本文選用的資料為菊花島氣象站2003-2012年每日16 個時次（夜間每3 小時、白天每1 小時一次）的地面氣象觀測數據，包括風向、風速、溫度、氣壓等。

大風日的標準：在整點地面觀測出現大于等于17m/s 的大風或在非整點出現大于等于17m/s 的陣風，即把該天定為一個大風日。大風持續天數即大風從開始到結束的天數。大風持續時數即從整點出現大于等于17m/s 大風開始到結束的時數，如果中間個別時次小于17m/s，但不超過6 個時次，仍計算為大風持續時數。對于陣性大風，持續天數統計時考慮，持續時數統計時不作考慮。為便于大風分類和分析，結合本地大風風向特點（沒有東、西向大風），把風向為WNW、NW、NNW、N、NNE、NE、ENE 的大風統稱為北大風，把風向為WSW、SW、SSW、S、SSE、SE、ESE 的大風統稱為南大風。

2 遼東灣西部海島大風的變化規律

2.1 年際變化規律

該站大風多發，年平均大風日數為42.0d，占總觀測日數的11.5℅，其中北大風日數平均為30.3d，占大風總日數的72℅，南大風日數平均為11.7d，占大風總日數的28℅。該地大風年際變化差異大（如圖1），2010、2011年的大風日數較多，各有58d，而2003年的大風日數較少，只有27d，還不到最多年份的1/2。

圖1 菊花島氣象站大風日數年際變化圖

2.2 季節變化規律

該站大風日數逐月變化極為明顯，呈“雙峰雙谷”型（如圖2），11月為主峰值，4月為次峰值；6月為主谷值，1月為次谷值。從1－4月，南、北大風呈增多趨勢，4月份達到峰值，月平均大風日數為4.6d，其中北大風3.1d，南大風1.5d，南大風日數明顯增多，遠高于1月份的0.4d；從4－6月，隨著冷空氣活動的減弱，大風明顯減少，特別是北大風，6月份的平均大風日數只有1.1d，不及4月份的1/4，且北大風日數少于南大風日數；6-8月份的大風日數都很少（1.1-1.5d）；從8－11月，隨著冷空氣活動的不斷增強，大風日數持續增多，到秋末冬初的11月份，大風日數出現一年中的最高值，月平均大風日數為7.4d（2009年多達12d），大風概率高達24.7﹪，其中北大風5.5d，南大風1.9d；進入冬季，受穩定的大陸冷高壓控制，氣溫、氣壓變化不再像秋季那樣劇烈，大風日數明顯減少，1月份的大風日數只有2.6d，為11月份的1/3，南大風日數只有11月份的1/5。

圖2 菊花島氣象站各月份大風日數（2003-2012）

2.3 日變化規律

從該站各時次大風發生次數（如圖3）可以看出，大風的日變化規律明顯，8 時、14 時大風多發，10年內分別出現了67 次、64 次。北大風日變化具有“夜間多，白天少”的特征，高峰值出現在早上8 時，11 時北向大風次數明顯減少，17 時出現最低值，傍晚以后北大風次數呈增多趨勢。南大風日變化呈典型的“單峰”特征，最高值出現在14 時，且集中出現在11-17 時，占南大風總次數的82.8﹪，夜間則極少出現南大風。

圖3 菊花島氣象站各時次大風發生次數（2003-2012）

2.4 大風風向特征

該站大風的主導風向為NNE、SSW，分別占大風總次數的65%、10%；北大風明顯多于南大風，分別占大風總次數的86%、14%，大風風向的分布存在季節差異，夏季SSW 大風、秋冬季節的NNE 大風的頻率明顯高于其他季節。

2.5 大風風速特征

該站大風出現的概率隨著風速的增大快速減小，在大風日中，陣風17m/s 的大風日最多，出現概率高達44.5%，9 級以上（≥21m/s）的大風出現概率只有6.9%，10 級以上（≥25m/s）的大風出現概率不足0.5%，。南大風的風速主要集中在17-20 m/s，大于20 m/s 的南大風極少出現。

2.6 持續時間

大風強度及可能造成的危害，一方面與大風的風速有關，另一方面也與大風的持續時間密切相關。該站大風過程平均持續天數為1.4d，最長為5d，67.2%的大風過程持續天數為1d。平均持續時數為9.7h，最長達99h。北大風、南大風的持續時間具有明顯的差別，北大風平均持續時數為11.5h，50.0%的大風過程持續時數在6h 以內，12.3%大風過程持續時數超過48h，最長達99h；而南大風平均持續時數只有5.0h，74.1%大風過程持續時數在6h 以內，最長只有16h。

3 遼東灣西部海島大風的影響因素分析

3.1 地理環境分析

地理環境（如地形特征、海陸分布、海岸線走向等）是影響大風的基本因素，其對大風的影響主要表現在動力作用和熱力作用兩個方面[1]。地理環境動力作用（如摩擦、阻擋、狹管作用等）在很大程度上影響著大風的風向、強度、頻數。菊花島的大風主導風向為NNE、SSW，基本與海岸線平行，大風強度、頻數明顯高于陸地，1971-2008年的38年間錦州、葫蘆島、興城三站的8 級以上大風總日數分別為88d、58d、4d[2]，而菊花島氣象站（距興城氣象站不足25km）在2003-2012年的10年間8 級以上大風日數為420d，大風的海陸差異極為明顯。

地理環境的熱力作用明顯地表現在海陸熱力差異引起的海陸風環流上，遼東灣西岸是海陸風的多發地區，海風環流一般在上午開始形成，下午發展到最盛，平均海風強度為4.6m/s，最大可達10 m/s[3]。海陸風環流在天氣系統較弱時表現明顯，天氣系統較強時，其表現方式為影響天氣系統的日變化。海陸熱力差異在很大程度上影響著大風的日變化，其對該海域北、南大風的影響不同，它可使北大風夜間增強，白天減弱，使南大風白天增強，夜間減弱。地理環境的熱力作用還表現在使天氣系統的增強或減弱上，在春、夏季，渤海的“冷源”效應，可使入海高壓加強，陸地上華北“暖舌”的午后增溫效應，非常有利于南大風的發生。

3.2 天氣系統分析

天氣系統是大風的“載體”，是影響大風的關鍵因素。遼東灣地處中緯度西風帶，天氣系統復雜多變，高、低壓交替頻繁，各種天氣系統相互作用，為大風發生提供了廣闊舞臺。黃渤海大風的基本天氣型為冷鋒后部型、高壓后部型、氣旋型、臺風型[1-2]，以及中小尺度對流天氣型。對于遼東灣西部海域8 級以上大風，大風天氣型又有自己的特點，組合天氣型更為多見，冷鋒后部型與渤海氣旋、黃河氣旋、江淮氣旋、東北低壓以及低壓倒槽相組合，可帶來持續時間更長、強度更大的北大風。單純的高壓后部型南大風很難達到8 級以上，需要與西部、北部低壓系統相組合，如蒙古氣旋、東北低壓、華北地形槽等。在大風天氣形勢中，組合天氣型所占比例高達66%，冷鋒后部型占24%，其他天氣型占10%。氣旋型大風主要由渤海氣旋、東北低壓造成，其他氣旋由于距離較遠，很難單獨帶來8 級以上大風。臺風型大風由北上熱帶氣旋造成，特別是進入渤海加強的熱帶氣旋，“9911”熱帶氣旋造成菊花島10 級以上大風持續8h，瞬時風速達38m/s。中小尺度對流天氣型大風一般持續時間較短，往往與雷暴、強降水相伴，其突然性、危害性不可小視。

3.3 溫壓變化分析

大風是天氣系統強烈發展的產物，氣溫、氣壓的劇烈變化對大風具有決定性影響。通過對2003-2012年菊花島氣象站的178 個大風個例（其中北大風個例125 個，南大風個例53 個）進行分析，大風的發生與劇烈的氣溫、氣壓變化密切相關。北大風發生前后氣溫平均下降8.5℃，氣壓平均升高12.5hPa，最大降溫幅度達18.2℃，最大升壓幅度達29.4 hPa；南大風發生前后氣溫平均升高6.0℃，氣壓平均降低11.8hPa，最大升溫幅度13.4℃，最大升壓幅度28.7hPa。氣溫氣壓劇烈變化對大風發生具有重要的指示意義。

4 結論

（1）遼東灣西部海島年均8 級以上大風日數高達42.0d，且具有極為明顯的季節變化、日變化特征。春、秋季大風多，夏季少；北大風多，南大風少；北大風夜間多，白天少，南大風則主要發生在白天的11-17時，夜間極少發生。

（2）該站大風是高、低壓天氣系統相互配合、相互作用的結果，且受地理環境因素影響，大風發生往往伴隨著氣溫、氣壓的劇烈變化，北大風與降溫、升壓相伴，南大風則與升溫、降壓相生。

（3）大風是影響海上活動安全的重要因素，遼東灣西部海域大風多，海陸差異大，海上測站少，應充分利用海島氣象站的寶貴觀測資源，加強大風監測、預報和預警。

［1］辛寶恒.黃海渤海大風概論[M].北京：氣象出版社，1991：1-192.

［2］吳曼麗，等.黃渤海北部沿海大風時空變化特征[J].氣象與環境學報，2012，28(6)：65-71.

［3］王玉國，等.遼東灣西岸海陸風特征分析[J].海洋預報，2004，21(3)：57-63.