1981—2014年南四湖區域大風天氣特征分析

蔡鵬 董倩 張翠翠

摘要 選取南四湖周圍16個國家級氣象觀測站1981—2014年和62個區域自動氣象觀測站近2007—2014年的逐日風資料，從時間變化和空間分布2個方面系統分析了大風日數、風向、風速等氣候變化特征，將2007—2014年國家級自動氣象站與湖東、湖西區域自動氣象站大風數據進行對比。結果表明：近34年，南四湖區域年平均大風日數為24.4 d，且呈極顯著減少的趨勢，平均每10年減少11.8 d，減少趨勢表現為劇烈和平緩2個階段；湖區大風主導風向為偏北向，其中頻率最高為北西北，最小為東南。四季中，大風天氣以春季最多；一年12個月均有可能出現大風天氣，大風主要出現在3—7月，以3月最多，9月最少，3月最多風向頻率為北西北。南四湖區域大風天氣受地形影響非常顯著，湖區東部較西部更容易發生大風天氣，大風天氣的小范圍、局地性越來越顯著。

關鍵詞 大風日數；氣候特征；南四湖；1981—2014年

中圖分類號 P425 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）09-0223-02

在世界上，中國的自然災害從種類、頻次和損失3個方面都極為突出[1]，而在所有自然災害造成的經濟損失中，氣象災害造成的經濟損失最為嚴重，占71%左右，有效防御氣象災害已經成為全社會共同面臨的一項重要任務和挑戰[2-3]。

在中國北方，大風是主要災害性天氣之一，它的危害性強、發生率頻繁；長期以來，大風也一直是人們研究的熱點[4]。大風曾給工農業生產和人民生活造成極大的影響，對湖區的危害也較為顯著，使湖區運輸業、漁業、旅游和養殖業的發展受到一定的限制[5-7]。南四湖因其特殊的地形，大風天氣容易發生，危害程度大，人們也給予了高度的關注[8-10]。南四湖是中國第六大淡水湖泊、山東第一大湖、京杭大運河的必經之道、南水北調工程的重要通道。因此，深入研究南四湖區域大風天氣特征、提高預報預警準確率和時效、完善預警信息發布系統，對加快南四湖旅游業、漁業和運輸業的發展，保障湖區人民生命財產安全具有重要的現實意義。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選取南四湖區域16個國家級氣象觀測站（魚臺、梁山、汶上、濟寧、兗州、金鄉、曲阜、鄒城、泗水、嘉祥、微山、滕州、薛城、棗莊、嶧城和沛縣）1981—2014年，以及沿湖62個區域自動氣象觀測站2007—2014年逐日10 min最大風速風向、極大風速風向資料。為與《地面氣象觀測規范》[11]中的規定保持一致，日界統一定為20：00至次日20：00（北京時間，下同），大風日為瞬間風速達到或超過17 m/s（或目測估計風力達到或超過8級）的風，記為大風；若某日中有大風出現，一般稱該日為大風日；一日中有多次大風記為一個大風日。對于區域來說，大風日數的統計方法為區域中某個站出現，就視為區域出現，分別統計南四湖周邊近34年來16個國家級氣象觀測站和近8年來62個區域自動站的年平均大風日數。

1.2 研究方法

分析南四湖區域內大風氣候特征。從時間分布上分析：用線性傾向估計法[12]統計近34年南四湖區域大風日數隨時間變化趨勢，分年、年際、季和月進行統計，對大風風速、風向進行分析，用Mann-Kendall非參數統計檢驗法（M-K檢驗）對年大風日數突變情況進行檢驗，對氣候傾向率進行顯著性檢驗，給定顯著性水平α，若|r|>rα，表明變化趨勢是顯著的，否則變化趨勢不顯著。按上年12月至次年2月為冬季、3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季劃分四季。從空間分布上分析：對選取的16個國家級氣象觀測站大風數據分別進行統計分析，對同時間序列的16個國家級氣象觀測站與62個區域氣象觀測站大風記錄進行比較分析，挑取具有代表性的國家級氣象觀測站進行分區，統計湖東、湖西大風氣候特征，找出南四湖區域不同地理位置大風分布特征及原因。以上分析均包括大風日數、風速和風向，計算風向頻率，繪制風玫瑰圖。

2 結果與分析

2.1 大風年變化特征

由圖1可知，近34年來南四湖區域年平均大風日數為24.4 d，并呈減少趨勢，平均每10年減少11.8 d，信度超過了α=0.001的顯著性檢驗，說明減少趨勢極顯著。從曲線變化上看，峰值出現在1981年，為55 d，最低值出現在2003年和2013年，均為9 d；20世紀80—90年代中期大風日數曲線振蕩劇烈，90年代至今曲線變化趨勢較為平緩，2005年、2010年有2年小輻上升的波動，說明南四湖區域年大風日數減少趨勢分為2個顯著特點，即減少劇烈期和平緩期。

分析大風風向特征（圖2），南四湖區域大風風向16個方位均有出現，主導風向為偏北，其中頻率最高為北西北，占22%，頻率最小為東南，占1%。對近34年大風日數變化進行Mann-Kendall非參數統計檢驗，根據圖中UF曲線變化可知，自20世紀80年代末以來，南四湖區域年大風日數出現明顯減少趨勢。1989年至今，這種減少趨勢都超過了顯著性水平α=0.05，90年代以來，這種減少趨勢超過了α=0.001的顯著性水平，說明南四湖區域大風日數的減少趨勢十分顯著。

從空間分布上看，年平均大風日數最多出現在濟寧國家氣象觀測站，為246 d（表1），占南四湖區域總大風日數的11.1%，其次為棗莊站為214 d，占9.7%，年大風日數最少出現在沛縣，為35 d，占1.6%，各站大風日數年平均值都在1 d以上，最多為7.2 d，說明南四湖區域每年均有站次出現大風的可能；最大風速年極值為27.5 m/s，風向為南風（魚臺李閣區域氣象觀測站記錄），出現在2006年4月28日；極大風速年極值為32.7 m/s、風向為北西北（微山國家氣象觀測站記錄），出現在2007年7月11日；以南四湖為中心，在湖西、湖東取同等數量、緯度和與湖面距離基本一致的站點統計其大風特征，近34年湖西（金鄉、魚臺、沛縣）年平均大風日數為266 d，占南四湖區域年平均大風日數的12%，湖東（滕州、微山、嶧城）年平均大風日數為481 d，占南四湖區域年平均大風日數的22%，說明湖區東部年平均大風日數多于湖區西部。究其原因，南四湖區域西北—東南走向的狹管地形作用、湖區東部海拔較高，地勢的阻擋則是湖東大風多于湖西的主要原因。湖西地區大風主導風向為北西北、北、北東北，頻率分別為25%、19%、22%，湖東地區大風主導風向為西北、北西北，頻率分別為14%、28%。

比較2007—2014年南四湖區域國家級自動氣象站和區域自動氣象站大風日數，國家級自動氣象站為76 d，占大風日數的50.6%；區域自動氣象站出現74 d，占49.3%，其中，有44 d區域自動氣象站出現大風記錄而國家級自動氣象站未出現，有30 d區域自動氣象站和國家級自動氣象站在同一天均出現大風天氣記錄，說明大風天氣的小范圍、局地性越來越顯著，因此加密站點觀測大風天氣是非常必要的，能夠更好地監測和預報小尺度、局地性大風天氣系統的出現，可大大減少漏報率。

2.2 大風季節變化和月變化特征

統計近34年南四湖區域風資料，大風主要出現在3—7月，占全年大風天氣的65.1%。四季中，春季最多，占大風總天數的40.7%，大風天氣在一年12個月中均有可能出現（圖3），其中3月最多，為127 d，占大風總天數的15.3%；9月大風天氣出現最少，為20 d，占大風總天數的2.4%。分析風向特征（圖4），四季中大風主要以偏北方向為主，偏南大風在夏季相對較多。3月以北西北向最多，頻率為25%。

3 結論與討論

（1）1981—2014年近34年，南四湖區域年平均大風日數為24.4 d，年平均大風日數變化呈極顯著減少的趨勢，平均每10年減少11.8 d，減少趨勢表現為劇烈和平緩2個階段，減少過程沒有發生突變現象；湖區大風風向16個方位均有可能出現，主導風向為偏北，其中頻率最高為北西北向，占22%，頻率最小為東南，占1%。春季大風天氣最多，一年12個月中均有可能出現大風天氣，大風主要出現在3—7月，占全年大風天氣的65.1%；以3月最多，9月最少，3月最多，風向頻率為北西北。

（2）從空間分布上看，濟寧站國家級氣象站年平均大風日數最多（246 d），占南四湖區域年平均大風日數的11.1%，年平均大風日數最少出現在江蘇沛縣（35 d），占1.6%，南四湖區域每年均有站次出現大風的可能。南四湖區域大風受地形影響非常顯著，湖區東部較西部更容易發生大風天氣，湖東大風以偏西北方向為主，湖西大風以偏北方向為主。

（3）南四湖區域大風天氣的小范圍、局地性越來越顯著，因此加密站點觀測大風天氣是非常必要的，能夠更好地監測和預報小尺度、局地性大風天氣系統的出現，大大減少漏報率。

4 參考文獻

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