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Climate Change Research Letters
气候变化研究快报
, 2014, 3, 31-37
http://dx.doi.org/10.12677/ccrl.2014.31006
Published Online
January
2014 (http://www.hanspub.org/journal/ccrl.html)
Analysis on the Characteristics of Wenzhou Coastal Strong
Wind Weather and Forecast Index
Chuanxiang Li
1
,
Feng Zheng
2
,
Huadi Xia
1
1
Ruian Meteorological Office, Ruian
2
Wenzhou Meteorological Office, Wenzhou
Email:
chuanxianglee@163.com
Received: Oct. 10
th
, 2013; revised: Nov. 16
th
, 2013;
accepted: Nov. 25
th
, 2013
Copyright © 201
4
Chuanxiang Li
et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits
unrestricted use, distribution, an d reproduction in any medium, provided the origin al work is properly cited. In accordance of th e Creative Commons
Attribution License all Co
pyrights © 201
4 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property
Chuanxiang Li
et al. All Copyright © 2014
are guarded by l
aw and by Hans as a guardian.
Abstract:
Us
ing
wind speed data
of Beiji
and
Dongtou station
s in
Wenzhou
and NCEP reanalysis data, the s trong
-wind
weather off the coast of Wenzhou
was
analyzed. The study found
that
Wenzhou coastal winter wind is mainly caused by
the cold air
;
early summer wind is mainly cau sed by the trough an d low pressu re
;
and summer wind is mainly
cau s ed b y
typhoon. The weather system caus
ing
more than 9
strength
wind
was
analyzed.
The existence of
850
hPa frontal zone,
temperature gradient
of
16
˚
C - 26
˚
C in
35˚
N -
45˚
N
, and
pressure gradient
of
12 - 30
hPa
in
the ground 40˚N
-
45˚N
were
found
before the day that
cold
-
air
strong wind
happened
. The
trough bottom
of 850
hPa
was
in
20˚
N -
25˚N
,
nearby 105˚E
before the day that
strong
wind caused by low pressure and large gradient trough
happened,
and
the jet
stream was
in front
of trough.
Keywords:
Coastal Wi nd; Weather Characteristics; Forecast Index
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
李传祥
1
,郑
峰
2
,夏华弟
1
1
瑞安市气象局,瑞安
2
温州市气象局,温州
Email:
chuanxianglee@163.com
收稿日期:
2013
年
10
月
10
日;修回日期:
2013
年
11
月
16
日;录用日期:
2013
年
11
月
25
日
摘
要:
利用温州北麂、洞头站风速资料以及
NCEP
再分析资料,对温州市沿海发生的大风天气进行了分析.研
究发现温州沿海冬半年的大风主要由冷空气引起,初夏大风主要由倒槽和低压引起,夏季大风主要由台风引起。
对引起
9
级以上大风的天气系统进行了分析,发现冷空气大风发生前一天
850
hPa
存在锋区,
35
˚
N~45
˚
N
间温差
为
16
℃
~26
℃,地面
40
˚
N~
45
˚
N
气压梯度为
12
~30
hPa
;低压大风和气压梯度大的倒槽大风发生前一天
850
hpa
低槽的底部到达
20
˚
N~
25
˚
N
、
105
˚
E
附近,槽前有低空急流。
关键词:
沿海大风;
天气特征
;预报指标
1.
引言
海上大风是温州沿海常见的气象灾害之一,它会
给海上航运、渔业生产、近海养殖和军事活动等带来
严重影响或危害,甚至对人民群众的生命带来威胁
[1]
。
可见,提高沿海大风的预报能力对减少经济损失和人
员伤亡有着非常重要的意义。董加斌
[2]
、卢 美
[ 3]
等对
OPEN ACCESS
31
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
浙江沿海大风的天气气候概况及特征等进行了分析。
但由于海上大风资料缺乏,对温州沿海大风的研究仍
较少。我国气象学家多年来对大风预报进行了广泛的
研究,主要根据历史形势场资料建立大风预报模型,
然后根据日本或欧洲数值预报的形势场作为预报因
子来确定是否有大风
[4-6]
。目前,各气象台站及研究所
采用的预报方法主要有:经验预报、统计预报、数值
模式预报和统计动力
(
数值产品的释用
)
预报等
[7]
。本 文
用温州北麂岛
30
年的大风资料
(1971
~
1994
年及
2007~
2012
年。北麂
1971
年建站,
1995
年撤站,
2007
年建立自动站,因此
1995~
2006
年无资料
)
和洞头岛
42
年的大风资料
(1971~20
12
年
)
以及
NCEP
再分析资
料
(
北麂、洞头地理位置见图
1)
,对温州沿海大风的天
气特征进行分析,并对预报思路进行了探讨。本文定
义日极大风速
≥9
级为一个大风日。
2.
气候概况
统计北麂和洞头的大风情况,表
1
所示的结果表
明北麂平均每年出现
9
级以上
(
含
9
级,下同
)
大风日
数为
19.
6
天,
10
月最多,为
2.
8
天,
5
月最少,为
0.8
天;洞头平均每年出现
9
级以上大风日数为
5.
2
天,
8
月份最多,为
1.2
天,
1
月、
2
月、
5
月和
12
月最少,
为
0.1
天。北麂大风日数比洞头明显偏多,这是由于
北麂
(
27˚38
'
,
121˚12
')
比洞头
(
27˚50
'
,
121˚9
')
偏东
3′
经
度,更靠近外海,且洞头北侧有玉环半岛阻挡。
3.
天气特征分析
3.1.
概述
根据海平面气压场对引起
9
级以上大风的影响系
统进行分析,划分为:冷空气大风、地面倒槽大风、
低压大风、副高边缘大风、台风大风。将各种天气系
统进行统计表明,北麂:冷空气大风占
55.9%
,倒槽
大风占
2.
2%
,低压大风占
10.2%
,副高边缘大风占
1.
8%
,台风大风占
29.9%
。洞头:冷空气大风占
14.6%
,
倒槽大风占
6.8%
,低压大风占
19.6%
,副高边缘大风
占
3.7%
,
台风大风占
55.3%
。可以看出,北麂一半以
上的大风是由冷空气引起的,而洞头一半以上的大风
是由台风引起的。
表
2
的统计结果表明,
北麂从
11
月份到次年
5
月份的大风主要是由冷空气引起的,其中
11
月、
12
Figure 1. Schematic diagram of Beiji, Dongtou location (solid ci
r-
cles represent meteorological station location)
图
1.
北麂、洞头位置示意图(实心圆点表示气象监测站所在位置)
Table 1. Monthly
average of
the number of days
more than 9 of
strong
wind (unit: day)
表
1.
月平均
9
级以上大风日数
(
单位:天
)
月份
站点
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
北麂
1.7
1.
5 1.0
0.
9
0.
8
1.
3
1.
5 2.1
1.8
2.
8
2.
2
1.
9
洞头
0.1
0.1
0.2
0.2
0.
1 0.7
1.
0 1.2
0.8
0.6
0.
2 0.1
Table 2. The proportion (%) of the monthly distribution of all
kinds of strong wind in Beiji
表
2.
北麂各种大风占比
(%)
的月分布
月份
系统
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
冷空
气
100
97.4
100
77.8
68
2.6 0
1.6
9.2
47.1
100
100
倒槽
0
2.6
0
7.4
8
5.1
11. 1
1.6
0
0
0
0
低压
0
0
0
14.8
20
66.7
42.2
8.1
3.1
0
0
0
副高
边缘
0
0
0
0
0
7.7
2.2
4.8
6.2
0
0
0
台风
0
0
0
0
4
17.9
44.5
83.9
81.5
52.9
0
0
月、
1
月和
3
月的大风全部由冷空气引起,
6
月的大
风主要由低压引起,
7
月的大风主要由低压和台风引
起,
8
月到
10
月的大风主要由台风引起。
表
3
的统计结果表明,洞头从
11
月到次年
3
月
和
5
月的大风主要由冷空气引起,
4
月和
6
月的大风
主要由低压引起,
7
月到
10
月的大风主要由台风引起。
总体而言,温州沿海冬半年的大风主要由冷空气
引起,初夏大风主要由倒槽和低压引起,夏季大风主
要由台风引起。
OPEN ACCESS
32
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
Table 3. The proportion (%) of the monthly distribution of all
kinds of strong wind in Dongtou
表
3.
洞头各种大风占比
(%)
的月分布
月份
系统
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
冷空
气
100
66.7
85.7
22.2
66.7
3.3 0 0 0
20
60
100
倒槽
0
33.3
14.3
33.3
0
13.3
4.9
6.
1 3 0 0 0
低压
0 0 0
44.5
33.3
60
29.3
6.
1 0 4
30
0
副高
边缘
0 0 0 0 0 3.3
9.8 0 9.1 0 0 0
台风
0 0 0 0 0
20.1
56
87.
8
87.9
76
10
0
3.2
.
典型个例分析
统计在
1971~
1994
年、
2007~
2012
年的
30
年间,
北麂和洞头都出现
9
级以上大风的过程有
113
天,其
中台风引起的有
78
天,其他天气系统引起的有
35
天。
台风引起的相对简单,在此不分析台风大风过程。其
他天气系统引起的大风中冷空气大风有
17
天,低压
大风有
11
天,倒槽大风有
4
天,副高边缘大风有
3
天。
3.2.1.
冷空气
17
天冷空气大风中有
13
天发生在
10
月到
5
月初,
分析这
13
天冷空气大风过程当日的天气形势表明:
地面有较强或强冷高压,冷高压中心在河套或以北地
区,浙江沿海等压线密集,
25
˚
N~30
˚
N
、
115
˚
E~
125
˚
E
的气压梯度差在
10
~18
hPa
;
850
hPa
锋区密集,
25
˚
~35
˚
N
温差在
16
℃
~28
℃,与地面冷高压相对应的
位置有一冷高压,东北有一低压伸至日本海南部,我
国沿海有明显的偏北风加大过程。分析大风出现前一
天
08
时
(
北京时,下同
)
的天气形势,可以发现地面有
一冷高压东移南下,
40
˚
N~45
˚
N
、
11
0
˚
E~120
˚
E(
如果冷
空气位置偏东,则在
115
˚
E~
125
˚
E)
气压梯
度在
12~
30
hPa
;
850
hPa
与地面冷高压相对应的位置有一冷高压,
同时冷高压东侧存在一东北低压,
35
˚
N~45
˚
N
温差为
16
℃
~26
℃
。如
图
2
、图
3
所示的
1987
年
12
月
11
日
冷空气大风实例,受冷空气影响,洞头和北麂都出现
9
级大风
(
22
m/s
和
25
m/s
)
。
12
月
10
日
08
时冷高压
中心为
1050 hPa
,
12
月
11
日
08
时冷高压中心为
1046
hPa
,随着冷空气的东移南下,温州沿海气压梯度显
著增大;从
850
hPa
分析,在东北的引导低压在东移
Figure 2. Sea level pressure, unit: Pascals ((a) At 8:00 on December
10, 1987
; (b)
At 8:00 on December 11th, 1987)
图
2.
海平面气压,
单位:
Pascals ((a)
1987
年
12
月
10
日
08
时;
(b)
1987
年
12
月
11
日
08
时
)
Figure 3. 850 hPa temperature field, unit: degK ((a)
At 8:00 on
December 10, 1987;
(b) At 8:00 on December 11th, 1987)
图
3.
850 hPa
温度场,单位:
degK ((a
)
1987
年
12
月
10
日
08
时;
(b)
1987
年
12
月
11
日
08
时
)
OPEN ACCESS
33
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
过程其南伸的低压槽和冷高压之间形成很大的气压
梯度,
12
月
10
日
08
时锋区在
35
˚
N~
45
˚
N
,其间温差
为
24
℃,
12
月
11
日
08
时锋区随着冷空气东移南下,
25
˚
N~35
˚
N
的温差为
20
℃。
17
天冷空气大风中有
4
天发生在
5
月到
6
月初,
分析这
4
天冷空气大风过程的天气形势表明,主要为
冷空气扩散南下引发雷暴,产生了雷暴大风,海平面
气压梯度与
850
hpa
温度锋区相比前一类冷空气要明
显偏弱。如图
4
、图
5
所示的
19
87
年
5
月
27
日冷空
气雷暴大风实例,受冷空气扩散南下影响,洞头和北
麂都出现
9
级雷暴大风
(21
m/s
和
25
m/s
)
。
5
月
26
日
08
时冷高压中心为
1034
hPa
,
5
月
27
日
08
时冷高压
中心为
1022 hPa
,随着冷空气的东移扩散南下,温州
沿海气压梯度略微有所变化,但气压梯度仍偏小,仅
为
4 hPa
,不足以引起
9
级大风;从
850
hPa
分析,
5
月
26
日
08
时在
30
˚
N~35
˚
N
有一弱锋区,其温差为
8
℃,
5
月
27
日
08
时该弱锋区随着冷空气东移扩散南下而
东移南下,
25
˚
N~30
˚
N
的温差为
8
℃,该弱锋区引发
了温州沿海地区的雷暴天气,产生了
9
级雷暴大风。
3.2.
2.
低压大风
引起温州沿海低压大风的天气系统有东北低压、
江淮低压
(
黄渤海低压
)
、东海低压。这类大风过程低
空西南急流明显,低空急流是低空大气的热量、水汽
和动量的传送带,因此容易发生雷暴等强对流天气
,
并引发雷暴大风。
11
个低压大风个例当天都发生了雷
暴天气。当天
850
hpa
在
25
˚
N~30
˚
N
、
115
˚
E~125
˚
E
范
围内气压差一般为
8~10 hpa
,同时海上副高较强,西
南或华南一带有一低槽
或低压
。从大风出现前一天的
天气形势分析,可以发现地面有一低压东移,
850
hpa
低槽
或低压
的底部到达
20˚
N~
25˚N
、
105˚E
附近,低
槽或低压前有低空急流。如图
6
、图
7
所示的
2008
年
6
月
14
日的低压大风实例,华南地区有一低压东移并
发展,受其影响,温州沿海出现了
9
级大风。
3.2.
3.
倒槽大风
4
个倒槽大风个例分为两类,一类是华西有倒槽
东伸,但倒槽内无低压发展,该倒槽往往和海上副
热带高压之间形成较大梯度;在低空与之配合的为
东西向切变线,切变线上无低涡发展,它和副热带
高压之间有明显的低空西南急流;这种倒槽的天气
形势和低压大风相似,可以通过大风出现前一天的
850
hpa
低槽的位置和移向来进行判断。此类个例有
2
个 。如
图
8
、图
9
所示的
1988
年
3
月
14
日温州沿
海出现的
9
级以上大风,该过程高空
500
hPa(
图略
)
的
588
dagpm
线伸到温州沿海,副热带高压环流明
显,大陆上西伸的倒槽与海上副高之间形成的气压
梯度引发了温州沿海的
9
级以上大风。另外一类是
江西倒槽东移或东海沿海发展起来的倒槽,这类倒
槽沿海气压梯度不大,大风主要为该天气系统所产
生的雷暴大风。此类个例有
2
个。
3.2.
4.
副高边缘大风
此类大风发生在
7~9
月,均是雷暴大风。当天天
Figure 4. Sea level pressure, unit: Pascals ((a)
At 8:00 on May 26, 1987
;
(b)
At 8:00 on May 27, 1987)
图
4.
海平面气压,
单位:
Pascals ((a)
1987
年
5
月
26
日
08
时;
(b)
1987
年
5
月
27
日
08
时
)
OPEN ACCESS
34
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
Figure 5.
850
hPa temperature field, unit: degK ((a)
At 8:00 on May 26, 1987
; (b)
At 8:00 on May 27, 1987)
图
5.
850
hPa
温度场,单位:
degK ((a)
1987
年
5
月
26
日
08
时;
(b)
1987
年
5
月
27
日
08
时
)
Figure 6. Sea level pressure, unit: Pascals ((a)
At 8:00 on June 13, 2008;
(b)
At 8:00 on June 14, 2008)
图
6.
海平面气压,单位:
Pascals ((a)
2008
年
6
月
13
日
08
时;
(b)
2008
年
6
月
14
日
08
时
)
Figure 7.
850
hPa height field, unit: m ((a)
At 8:00 on June 13, 2008
; (b)
At 8:00 on June 14, 2008)
图
7.
850
hPa
高度场
,
单位:
m ((a)
2008
年
6
月
13
日
08
时;
(b)
2008
年
6
月
14
日
08
时
)
OPEN ACCESS
35
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
Figure 8. Sea level pressure, unit: Pascals ((a)
At 8:00 on March 13, 1988;
(b)
At 8:00 on March 14, 1988)
图
8.
海平面气压,单位:
Pascals ((a)
1988
年
3
月
13
日
08
时;
(b)
1988
年
3
月
14
日
08
时
)
Figure 9.
850
hPa height field, unit: m ((a)
At 8:00 on March 13, 1988;
(b)
At 8:00 on March 14, 1988)
图
9.
850
hPa
高度场,单位:
m ((a)
1988
年
3
月
13
日
08
时;
(b)
1988
年
3
月
14
日
08
时
)
气形势
500
hPa
温州沿海处于
588
dagpm
线的西侧或北
侧边缘,东北有一低压槽东移,槽后有弱冷空气侵入
温州沿海,引发雷暴天气,产生了雷 暴大风。如
图
10
所示的
1986
年
9
月
11
日所示的温州沿海出现
9
级以
上大风,该过程温州沿海处于副高边缘
(
图略
)
,
35
˚
N
附近有一温差为
6
℃
的锋区随着弱冷空气的南侵而南
移,引发了温州沿海的雷暴天气,产生了
9
级大风。
上述
4
种影响系统若有引发雷暴天气的,则当天
极大风速的风向与雷暴的方位一致。
4.
主要结论
1
)
温州沿海冬半年的大风主要由冷空气引起,初
夏大风主要由倒槽和低压引起,夏季大风主要由台风
引起。
2
)
冷空气大风分为强冷空气引起的大风和弱冷
空气引起的大风
2
类。强冷空气在温州沿海引起大风
前一天地面有一冷高压东移南下,
40
˚
N~45
˚
N
气压梯
度为
12~
30 hPa
,
850
hPa
相对应存在一冷高压,同时
冷高压东侧存在东北低压,
35
˚
N~45
˚
N
间温差为
16
℃
~
26
℃
;弱冷空气引起的大风是由于弱锋区伴随着冷
空气东移南下,引发了温州沿海地区的雷暴天气,产
生了雷暴大风。
3)
低压大风发生前一天地面有一低压或倒槽东
移发展,
850
hpa
低槽
或低压
的底部到达
20
˚
N~
25
˚
N
、
OPEN ACCESS
36
温州沿海大风天气特征分析及预报指标探讨
Figure 10. 850 hPa temperature field, unit: degK ((a)
At 8:00 on September 10, 1986;
(b)
At 8:00 on Sep tember 11, 1986)
图
10.
850 hPa
温度场,单位:
degK ((a)
1986
年
9
月
10
日
08
时;
(b)
1986
年
9
月
11
日
08
时
)
105
˚
E
附近,低槽或低压
前有低空急流。
4
)
倒槽大风分为在温州沿海有较大气压梯度的
华西东伸倒槽和弱气压梯度的江西或东海倒槽
2
类。
较大气压梯度的倒槽在温州沿海引起大风时天气形
势与低压大风相似;弱气压梯度的倒槽大风是由于在
温州沿海引发了雷暴天气,产生了雷暴大风。
5
)
副高边缘大风发生时,当日
500
hPa
形势图上
温州沿海处于
588
dagpm
线的西侧或北侧边缘,东北
有一低压槽东移,槽后有弱冷空气侵入温州沿海,引
发雷暴天气,产生了雷暴大风。
6
)
冷空气、低压、倒槽和副高边缘
4
种影响系统
若有在温州沿海引发雷暴天气,则当天极大风速的风
向与雷暴方位一致。
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37