1993—2020年北侖大風(fēng)特征及天氣分型的分析

姚霞 王杰 史學(xué)凡

摘要 利用天氣學(xué)和統(tǒng)計學(xué)研究方法，分析了北侖區(qū)大風(fēng)月、季、年時間變化特征，并對引起大風(fēng)的天氣系統(tǒng)進(jìn)行分類。北侖年平均大風(fēng)日數(shù)24 d，大風(fēng)日數(shù)1998年最多，2011年最少。秋、冬兩季出現(xiàn)大風(fēng)的日數(shù)較多，春季出現(xiàn)日數(shù)最少，持續(xù)時間1 d最多，北侖大風(fēng)的風(fēng)向以西北風(fēng)（NW）為主，偏北大風(fēng)日數(shù)大于偏南大風(fēng)日數(shù)。影響北侖大風(fēng)天氣系統(tǒng)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(fēng)在所有大風(fēng)類型比例最多，風(fēng)向常為偏北風(fēng)，熱帶氣旋型次之，低渦東移型最少。通過分析北侖的大風(fēng)特征及天氣分型，提升大風(fēng)災(zāi)害預(yù)報預(yù)警能力。

關(guān)鍵詞 沿海大風(fēng);氣候變化;天氣學(xué)分型

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

寧波市北侖區(qū)位于浙江省東部，以其境內(nèi)的深水港北侖港而得名，沿海港口區(qū)域是寧波舟山港的重要組成部分，大風(fēng)作為影響北侖區(qū)常見的災(zāi)害性天氣之一，也是影響港口運行和發(fā)展的災(zāi)害性天氣之一[1]。董加斌等[2]指出浙江沿海大風(fēng)具有明顯季節(jié)特征，冬季大部分時間為冷空氣大風(fēng)，春季及夏初大風(fēng)多由低壓、倒槽引起，夏季大風(fēng)主要受熱帶氣旋影響。臺風(fēng)引起的大風(fēng)主要出現(xiàn)在東南沿海地區(qū)，大風(fēng)區(qū)總體位于登陸臺風(fēng)路徑的右側(cè)[3-4]。黃書捷[5]、李菁等[6]研究了不同臺風(fēng)路徑下相應(yīng)地區(qū)大風(fēng)的特征。強(qiáng)氣壓梯度是冷空氣大風(fēng)天氣過程的重要成因，高空槽槽后動量下傳在大風(fēng)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(qū)不同季節(jié)和不同月份的大風(fēng)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(fēng)速及對應(yīng)風(fēng)向資料，由于2008年后北侖國家站遷移，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的連貫性，2008年以后的數(shù)據(jù)選用原站地址炮臺山站（K2310）進(jìn)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(tǒng)計方法篩選出近28年的大風(fēng)日，當(dāng)日極大風(fēng)速≥8級（日極大風(fēng)速≥17.2 m/s），則判定為一個大風(fēng)日。通過利用統(tǒng)計學(xué)和天氣學(xué)分型等方法分析北侖大風(fēng)月、季、年的時間變化特征，并對引起大風(fēng)的天氣系統(tǒng)進(jìn)行分類。

2 結(jié)果與分析

2.1 大風(fēng)變化特征

2.1.1 年變化 北侖地區(qū)近28年共出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)672 d，年平均大風(fēng)日24 d。從每年大風(fēng)日數(shù)圖（圖1）可以發(fā)現(xiàn)，大風(fēng)日數(shù)最多的年份出現(xiàn)在1998年，為40 d，1993年大風(fēng)日數(shù)37 d次之;大風(fēng)日數(shù)最少的年份出現(xiàn)在2011年，為12 d，其次是2007年，大風(fēng)日數(shù)為13 d。

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

2.1.3 月變化 從1993—2020年各月大風(fēng)日數(shù)統(tǒng)計圖（圖2）中可以發(fā)現(xiàn)，北侖各月均有大風(fēng)出現(xiàn)。其中，12月大風(fēng)日數(shù)最多，為94 d，11月次之，為74 d;5月出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)最少，為23 d，其次是6月，為25 d。

2.1.4 風(fēng)速變化 對篩選出的大風(fēng)日的風(fēng)速根據(jù)8級、9級、10級、11級和12級進(jìn)行分類，北侖地區(qū)大風(fēng)風(fēng)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(fēng)速為35.2 m/s，出現(xiàn)在2002年7月5日，風(fēng)向為NNW。大風(fēng)持續(xù)時間1 d的日數(shù)為最多，大風(fēng)持續(xù)時間3 d出現(xiàn)15次，連續(xù)4 d大風(fēng)過程出現(xiàn)4次，連續(xù)5 d大風(fēng)過程出現(xiàn)1次。

2.1.5 大風(fēng)風(fēng)向變化 統(tǒng)計表明（圖3），北侖大風(fēng)的風(fēng)向以西北風(fēng)（NW）為主，頻率為37.7%，NNW頻率為15.2%，WNW頻率為14.1%，3個風(fēng)向頻率共為67.0%，無SSW大風(fēng)。這表明偏北風(fēng)是北侖地區(qū)盛行大風(fēng)的主要風(fēng)向。將風(fēng)向按照春、夏、秋、冬四季進(jìn)行分類，可以發(fā)現(xiàn)，無論哪個季節(jié)，偏北大風(fēng)日數(shù)大于偏南大風(fēng)日數(shù)，其中偏北大風(fēng)冬季最多，夏季最少。而對偏南大風(fēng)而言，秋冬季較少，只有個位數(shù)，春季開始增加，夏季達(dá)到最大值，占所有偏南風(fēng)量的66%。

2.2 大風(fēng)分型和環(huán)流形勢特征

通過分析歸類1993—2020年大風(fēng)個例的天氣系統(tǒng)和環(huán)流特征，可將影響北侖大風(fēng)天氣系統(tǒng)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(fēng)在所有大風(fēng)類型中比例最高，頻率為52%，風(fēng)向常為偏北風(fēng)，常常發(fā)生在冬季（11月—翌年2月），最高頻率發(fā)生在12月，其次發(fā)生在11月—翌年1月，10月處于季節(jié)轉(zhuǎn)換期，冷空氣開始活躍，受冷空氣影響的大風(fēng)日數(shù)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(fēng)日數(shù)也逐漸減少。

從1993年1月14日的海平面氣壓圖（圖4a）中發(fā)現(xiàn)，在貝加爾湖南側(cè)存在一個高壓中心，北侖區(qū)在高壓前側(cè)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(qū)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(cè)高壓減弱，在日本附近形成一低壓，氣壓梯度繼續(xù)在北侖區(qū)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(qū)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(cè)的高壓中心并不明顯，日本附近的低壓強(qiáng)度繼續(xù)增加，冷空氣活動時，使得日本附近的低壓中心北側(cè)氣壓梯度增加，而北侖區(qū)仍在高壓前側(cè)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(xù)東移下擺，北侖區(qū)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(qū)域，常常受到臺風(fēng)的影響，根據(jù)統(tǒng)計資料分析得到，熱帶氣旋系統(tǒng)引起的大風(fēng)比例僅次于冷空氣，約占所有大風(fēng)類型的21.7%，熱帶氣旋型大風(fēng)往往發(fā)生在7—10月，其中9月大風(fēng)日數(shù)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(fēng)低壓中心位于臺灣海峽處，北侖區(qū)位于臺風(fēng)中心北側(cè)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(fēng)位于副熱帶高壓西側(cè)的偏南氣流中，我國中北部地區(qū)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(fēng)繼續(xù)北上，北侖區(qū)離臺風(fēng)中心較近，并位于其西側(cè)的偏北氣流中，在500 hPa高度場（圖5e）上，臺風(fēng)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(fēng)中心繼續(xù)北上，北侖區(qū)位于其后側(cè)的西北氣流中。在500 hPa高度場（圖5f）上，高空槽東移減弱，臺風(fēng)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(fēng)占所有大風(fēng)類型的13.7%，僅次于冷空氣和熱帶氣旋，1—11月都有發(fā)生，常發(fā)生于5—6月。以2000年10月31日—11月2日的大風(fēng)過程為例，10月31日，在海平面氣壓圖（圖6a）上，南海區(qū)域存在一個低壓中心，在低壓北側(cè)我國東部存在一個倒槽，北侖區(qū)位于倒槽后側(cè)的西北氣流中，其低壓系統(tǒng)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(cè)，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(qiáng)度減弱并往東北方向移動，我區(qū)仍位于倒槽后側(cè)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(xù)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(nèi)蒙古附近的低壓中心繼續(xù)往東移動。

2.2.4 高壓后部型 高壓后部型大風(fēng)占所有大風(fēng)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(cè)存在一個高壓中心，北侖區(qū)位于高壓后部區(qū)。同時，在貝加爾湖南側(cè)存在一個低壓中心，使得我國東部地區(qū)有氣壓梯度堆積，北侖區(qū)在氣壓梯度堆積范圍內(nèi)，從而形成大風(fēng)。

2.2.5 低渦東移型 低渦東移引起的大風(fēng)是在所有引起的大風(fēng)系統(tǒng)中的比例最少的，僅占1.6%。大風(fēng)發(fā)生時，北侖區(qū)區(qū)西側(cè)、或西北側(cè)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(qū)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(qū)堆積，從而帶來大風(fēng)。

2.2.6 中小尺度型 中小尺度型占大風(fēng)總?cè)諗?shù)的6.7%，一般出現(xiàn)在春季（3—5月）和夏季（6—8月），主要出現(xiàn)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(xiàn)，但所占比例極低，春季占比近13.3%。

3 結(jié)束語

北侖年年平均大風(fēng)日數(shù)24 d，大風(fēng)日數(shù)最多的年份是1998年，為40 d，大風(fēng)日數(shù)最少的年份是2011年，為12 d。全年均可出現(xiàn)大風(fēng)，秋冬兩季出現(xiàn)較多，春季出現(xiàn)最少。其中，12月出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)最多，5月最少。北侖大風(fēng)風(fēng)速8級的大風(fēng)日數(shù)最多，持續(xù)時間1 d最多，偶有連續(xù)3 d、4 d或5 d過程。北侖大風(fēng)的風(fēng)向以西北風(fēng)（NW）為主，無SSW風(fēng)向。無論哪個季節(jié)，偏北大風(fēng)日數(shù)都大于偏南大風(fēng)日數(shù)，其中冬季偏北大風(fēng)日數(shù)最多，夏季偏北大風(fēng)日數(shù)最少，偏南大風(fēng)秋冬季節(jié)較少，春季開始增加，夏季達(dá)到最大值。此外，影響北侖大風(fēng)天氣系統(tǒng)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(fēng)在所有大風(fēng)類型中的比例最高，風(fēng)向常為偏北風(fēng)，熱帶氣旋型次之，低渦東移型最少。

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責(zé)任編輯：黃艷飛