1993—2020年北侖大風特征及天氣分型的分析

姚霞 王杰 史學凡

摘要 利用天氣學和統計學研究方法，分析了北侖區大風月、季、年時間變化特征，并對引起大風的天氣系統進行分類。北侖年平均大風日數24 d，大風日數1998年最多，2011年最少。秋、冬兩季出現大風的日數較多，春季出現日數最少，持續時間1 d最多，北侖大風的風向以西北風（NW）為主，偏北大風日數大于偏南大風日數。影響北侖大風天氣系統可分為冷空氣、低壓倒槽、高壓后部、熱帶氣旋、中小尺度、低渦東移六類，冷空氣大風在所有大風類型比例最多，風向常為偏北風，熱帶氣旋型次之，低渦東移型最少。通過分析北侖的大風特征及天氣分型，提升大風災害預報預警能力。

關鍵詞 沿海大風;氣候變化;天氣學分型

中圖分類號：P442 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）09–0040–04

寧波市北侖區位于浙江省東部，以其境內的深水港北侖港而得名，沿海港口區域是寧波舟山港的重要組成部分，大風作為影響北侖區常見的災害性天氣之一，也是影響港口運行和發展的災害性天氣之一[1]。董加斌等[2]指出浙江沿海大風具有明顯季節特征，冬季大部分時間為冷空氣大風，春季及夏初大風多由低壓、倒槽引起，夏季大風主要受熱帶氣旋影響。臺風引起的大風主要出現在東南沿海地區，大風區總體位于登陸臺風路徑的右側[3-4]。黃書捷[5]、李菁等[6]研究了不同臺風路徑下相應地區大風的特征。強氣壓梯度是冷空氣大風天氣過程的重要成因，高空槽槽后動量下傳在大風過程中起到了重要作用[7-8]。李超[9]、楊曉玲[10]、閻訪等[11]研究了不同地區不同季節和不同月份的大風時空分布特征。

1 資料與方法

利用1993—2020年近28年的北侖（58563）國家一般氣象站日極大風速及對應風向資料，由于2008年后北侖國家站遷移，為了保持數據的連貫性，2008年以后的數據選用原站地址炮臺山站（K2310）進行處理，1993—2020年NCEP再分析資料（500 hPa高度場和海平面氣壓場），分辨率2.5°×2.5°。

通過統計方法篩選出近28年的大風日，當日極大風速≥8級（日極大風速≥17.2 m/s），則判定為一個大風日。通過利用統計學和天氣學分型等方法分析北侖大風月、季、年的時間變化特征，并對引起大風的天氣系統進行分類。

2 結果與分析

2.1 大風變化特征

2.1.1 年變化 北侖地區近28年共出現大風日數672 d，年平均大風日24 d。從每年大風日數圖（圖1）可以發現，大風日數最多的年份出現在1998年，為40 d，1993年大風日數37 d次之;大風日數最少的年份出現在2011年，為12 d，其次是2007年，大風日數為13 d。

2.1.2 季節變化 將所獲得的1993—2020年各月大風日數按照春季、夏季、秋季和冬季進行分類，其中春季是指當年3—5月，夏季指當年6—8月，秋季指當年9—11月，冬季指當年12—翌年2月。通過計算可以發現，春季有124 d大風，夏季大風日數有141 d，秋季大風日數有199 d，冬季有208 d大風，秋、冬兩季大風出現日數較多，這是由于秋、冬季冷空氣勢力加強，鋒區加強，冷鋒過境易形成偏北大風。而春季由于暖空氣日趨活躍，低渦入海加強或低壓倒槽的影響，地面氣壓梯度增加出現西南大風，夏季主要受強對流或熱帶氣旋影響形成大風。

2.1.3 月變化 從1993—2020年各月大風日數統計圖（圖2）中可以發現，北侖各月均有大風出現。其中，12月大風日數最多，為94 d，11月次之，為74 d;5月出現大風日數最少，為23 d，其次是6月，為25 d。

2.1.4 風速變化 對篩選出的大風日的風速根據8級、9級、10級、11級和12級進行分類，北侖地區大風風速8級頻率為70.2%，9級頻率為19.1%，10級頻率為7.2%，11級頻率為2.4%，12級頻率為1.1%。北侖最大風速為35.2 m/s，出現在2002年7月5日，風向為NNW。大風持續時間1 d的日數為最多，大風持續時間3 d出現15次，連續4 d大風過程出現4次，連續5 d大風過程出現1次。

2.1.5 大風風向變化 統計表明（圖3），北侖大風的風向以西北風（NW）為主，頻率為37.7%，NNW頻率為15.2%，WNW頻率為14.1%，3個風向頻率共為67.0%，無SSW大風。這表明偏北風是北侖地區盛行大風的主要風向。將風向按照春、夏、秋、冬四季進行分類，可以發現，無論哪個季節，偏北大風日數大于偏南大風日數，其中偏北大風冬季最多，夏季最少。而對偏南大風而言，秋冬季較少，只有個位數，春季開始增加，夏季達到最大值，占所有偏南風量的66%。

2.2 大風分型和環流形勢特征

通過分析歸類1993—2020年大風個例的天氣系統和環流特征，可將影響北侖大風天氣系統分為冷空氣、低壓倒槽、高壓后部、熱帶氣旋、中小尺度、低渦東移六類。

2.2.1 冷空氣型 冷空氣大風在所有大風類型中比例最高，頻率為52%，風向常為偏北風，常常發生在冬季（11月—翌年2月），最高頻率發生在12月，其次發生在11月—翌年1月，10月處于季節轉換期，冷空氣開始活躍，受冷空氣影響的大風日數也逐漸增加，而到了翌年4月，暖氣流活躍起來，受冷空氣影響的大風日數也逐漸減少。

從1993年1月14日的海平面氣壓圖（圖4a）中發現，在貝加爾湖南側存在一個高壓中心，北侖區在高壓前側氣壓梯度堆積處，在500 hPa高度場上（圖4d），在我國北部存在著一個橫槽，北侖區位于槽前的西南氣流中。而到了1月15日，在海平面氣壓圖（圖4b），貝加爾湖南側高壓減弱，在日本附近形成一低壓，氣壓梯度繼續在北侖區堆積，而在500 hPa高度場（圖4e）上，在黑龍江、吉林附近形成一低壓，高空槽東移下擺，北侖區仍在槽前的西南氣流中。到了1月16日，在海平面氣壓圖（圖4c）中，貝加爾湖南側的高壓中心并不明顯，日本附近的低壓強度繼續增加，冷空氣活動時，使得日本附近的低壓中心北側氣壓梯度增加，而北侖區仍在高壓前側的氣壓梯度處，而在500 hPa高度場（圖4f）上，在黑龍江、吉林附近的低壓略有東移，高空槽繼續東移下擺，北侖區位于槽后的西北氣流中。

2.2.2 熱帶氣旋型 北侖屬于沿海區域，常常受到臺風的影響，根據統計資料分析得到，熱帶氣旋系統引起的大風比例僅次于冷空氣，約占所有大風類型的21.7%，熱帶氣旋型大風往往發生在7—10月，其中9月大風日數最多，7月次之。

以1994年8月8—10日過程為例，8月8日，在海平面氣壓圖（圖5a）上，臺風低壓中心位于臺灣海峽處，北侖區位于臺風中心北側的偏東氣流中，有明顯的氣壓梯度。在500 hPa高度場（圖5d）上，臺風位于副熱帶高壓西側的偏南氣流中，我國中北部地區存在一高空槽。而到了8月9日，在海平面氣壓圖（圖5b）上，臺風繼續北上，北侖區離臺風中心較近，并位于其西側的偏北氣流中，在500 hPa高度場（圖5e）上，臺風中心北上，高空槽東移北縮，副熱帶高壓中心減弱東退。而到了10日，在海平面氣壓圖（圖5c）上，臺風中心繼續北上，北侖區位于其后側的西北氣流中。在500 hPa高度場（圖5f）上，高空槽東移減弱，臺風中心并入高空槽波動中。

2.2.3 低壓倒槽型 低壓倒槽型大風占所有大風類型的13.7%，僅次于冷空氣和熱帶氣旋，1—11月都有發生，常發生于5—6月。以2000年10月31日—11月2日的大風過程為例，10月31日，在海平面氣壓圖（圖6a）上，南海區域存在一個低壓中心，在低壓北側我國東部存在一個倒槽，北侖區位于倒槽后側的西北氣流中，其低壓系統比較深厚，在500 hPa高度場圖（圖6d）上，仍能看到低壓中心存在，其中心位于副熱帶高壓南側，整體低壓中心往東北方向傾斜。而到了11月1日，在海平面氣壓圖（圖6b）上，低壓中心強度減弱并往東北方向移動，我區仍位于倒槽后側的西北氣流中，而在500 hPa高度場（圖6e）上，低壓中心變化不大，但副熱帶高壓即將被打通。而到了2日，在海平面氣壓場（圖6c）上，低壓中心繼續往東北方向移動并減弱。在500 hPa高度場（圖6f）上，副熱帶高壓被低壓中心打通，內蒙古附近的低壓中心繼續往東移動。

2.2.4 高壓后部型 高壓后部型大風占所有大風類型的4.2%，以1996年4月5日例子為例（圖略）。在海平面氣壓圖上，在韓國南側存在一個高壓中心，北侖區位于高壓后部區。同時，在貝加爾湖南側存在一個低壓中心，使得我國東部地區有氣壓梯度堆積，北侖區在氣壓梯度堆積范圍內，從而形成大風。

2.2.5 低渦東移型 低渦東移引起的大風是在所有引起的大風系統中的比例最少的，僅占1.6%。大風發生時，北侖區區西側、或西北側往往生成一個低渦，而在低渦移動的過程中，往往會給北侖區帶來降水，日本海附近存在一個高壓中心，東移過程中，使得氣壓梯度在北侖區堆積，從而帶來大風。

2.2.6 中小尺度型 中小尺度型占大風總日數的6.7%，一般出現在春季（3—5月）和夏季（6—8月），主要出現在夏季6—8月，其中7月最多，6月和8月次之，3—5月都有出現，但所占比例極低，春季占比近13.3%。

3 結束語

北侖年年平均大風日數24 d，大風日數最多的年份是1998年，為40 d，大風日數最少的年份是2011年，為12 d。全年均可出現大風，秋冬兩季出現較多，春季出現最少。其中，12月出現大風日數最多，5月最少。北侖大風風速8級的大風日數最多，持續時間1 d最多，偶有連續3 d、4 d或5 d過程。北侖大風的風向以西北風（NW）為主，無SSW風向。無論哪個季節，偏北大風日數都大于偏南大風日數，其中冬季偏北大風日數最多，夏季偏北大風日數最少，偏南大風秋冬季節較少，春季開始增加，夏季達到最大值。此外，影響北侖大風天氣系統可分為冷空氣、低壓倒槽、高壓后部、熱帶氣旋、中小尺度、低渦東移六類，冷空氣大風在所有大風類型中的比例最高，風向常為偏北風，熱帶氣旋型次之，低渦東移型最少。

參考文獻

[1] 孫玫玲，王雪嬌，郭玲.智慧港口氣象服務系統建設——以天津港為例[J].氣象研究與應用，2020，41（1）：31-34.

[2] 董加斌，胡波.浙江沿海大風的天氣氣候概況[J].臺灣海峽，2007，26（4）：476-483.

[3] 楊玉華，雷小途.我國登陸臺風引起的大風分布特征的初步分析[J].熱帶氣象學報，2004（6）：633-642.

[4] 林小紅，吳幸毓，陳淼，等.臺灣海峽西岸臺風大風特征及極端大風典型個例分析[J].氣象與環境學報，2019，35（6）： 93-100.

[5] 黃書捷，林楠，盧冰冰.不同路徑臺風影響下莆田內陸大風的特征分析[J].海峽科學，2020（3）：23-27，50.

[6] 李菁，祁麗燕.不同路徑進入廣西內陸臺風氣候特征分析[J].災害學，2015， 30（2）：115-119.

[7] 毛程燕，龔理卿，孫杭媛，等.2017年2月下旬浙江省一次冷鋒引起的大風天氣過程分析[J].氣象與減災研究，2018， 41（2）：105-111.

[8] 郝玲，劉瑞翔，顧春雷，等.江蘇北部近海一次罕見大風天氣過程成因分析[J].氣象與減災研究，2019，42（3）：192-198.

[9] 李超，魏建蘇，嚴文蓮，等.江蘇沿海大風特征及其變化分析[J].氣象科學， 2013，33（5）：584-589.

[10] 楊曉玲，丁文魁，袁金梅，等.河西走廊東部大風氣候特征及預報[J].大氣科學學報，2012，35（1）：121-127.

[11] 閻訪，周順武，馬悅.石家莊春季大風變化特征及天氣分型[J].干旱氣象，2014， 32（2）：207-214，225.

責任編輯：黃艷飛