雷州半岛东部沿海风况的特征

统计雷州半岛东部海岛自动站的近4年观测资料,分析得到雷州半岛东部沿海海面风的时间变化特征和大风特点。结果表明:雷州半岛东部沿海风速冬季最大、夏季最小;日平均风速分布呈单峰型,且日较差较小,正午前后风速较大,傍晚到次日早上风速较小;全年主导风向为东南、东北和偏东风,春季的主导风向为东南、偏东风,夏季以东南风向为主,秋季主导风向为东北风和偏东风,冬季主导风向为东北风;热带气旋和冷空气是造成沿海大风的主要原因;热带气旋所致大风的平均阵风系数和离散度均明显大于冷空气样本。     

浙江省几种灾害性大风近地面阵风系数特征

阵风特性研究是大风预报和服务的基础。基于2011-2013年浙江省自动气象站逐日逐10 min测风资料,分析了浙江省陆地和近海海面冷空气、热带气旋和强对流大风的阵风系数特征。结果表明:冷空气和热带气旋大风阵风系数空间分布基本相同,大风主要发生在近海海面和沿海地区,海面阵风系数一般小于1.5,等值线平行于海岸线且自西向东逐渐减小,陆地阵风系数一般大于2.0,山区可超过3.0,表现出地形对阵风系数的增强作用。强对流大风阵风系数明显高于业务规范平均值,发生地点遍及浙江省各地,但发生概率超过10%的站点主要位于沿海地区和近海海面。风向基本不影响阵风系数空间分布。冷空气和热带气旋站点阵风系数与海拔高度有较高正相关性。模糊聚类分析发现:浙江省400 m以上山区站与70 m以下的低海拔站点在阵风系数特征上分属不同空间类型;基于逐步回归建立站点阵风系数预报模型,检验表明:模糊聚类可帮助提高模型阵风系数预报能力。     

琼州海峡南岸近地面层大风观测分析

利用2009年7月—2011年6月琼州海峡南岸东西两侧2部梯度测风塔2年实测资料,分析了海峡区域近地面层风向风速、阵风系数、风随高度变化的特征。结果表明:海峡东西两侧风参数大小有较大差异。在地面10 m高度风速＜10 m/s时,海峡风向风速有明显日变化,体现了以海陆风为主导的局地环流特征;海峡西侧的日最大风速及风速日较差分别比东侧大0.6 m/s和1.1 m/s;地面10 m高度的阵风系数及风随高度变化的幂指数α分别比东侧小0.03和0.02;阵风系数与α值随地面风速的增大而减小。当海峡地面10 m高度风速≥10 m/s时,阵风系数与α值并未随地面风速增大而减小。天气系统对海峡大风的阵风系数、风向风速演变趋势有一定影响,但对α影响较小。热带气旋大风过程的平均阵风系数比冷空气过程大。中心经过型、近距离经过型和外围影响型热带气旋大风过程的风速演变特征分别为双峰型、单峰型和平台型。过境型、锋消型以及冷暖系统共同影响型的冷空气大风过程的风速演变特征分别为平台型、单峰型和多峰型。      

2009年11月汕尾红海湾海面风场的观测分析

广州亚运会帆船帆板的比赛项目于2010年11月在汕尾红海湾广东省水上运动基地举行。根据2009年11月海上浮标观测数据,分析了红海湾赛场的海面风场特征及日变化规律;并根据地面气压场特点和风场日变化特征对海面风场进行了分类;最后,结合海-陆气压差观测数据,初步探讨海陆热力差异与海面风日变化的关系。结果表明:11月红海湾赛场以偏北和偏东风为主,风向具有近似余弦函数的日变化特征;风速的日变化不明显,但午后14—18时弱风和强风的出现机会较少,最适合比赛。11月红海湾赛场的海面风可归纳为海陆型、系统转折型和阴天型三种类型,三种类型的海面风分别占月总日数的46.7%、33.3%和20%。浮标-海丰观测站的气压差与海面风南北分量的变化有密切关系,可作为海面风场的有效预报指标。     

大连地区阵风系数特征分析

利用2015年5月至2020年4月辽宁省大连地区9个国家气象站、2017年165个区域气象站逐10 min测风资料, 从风向、风级、月际变化、日变化、空间分布和天气影响系统等对大连地区最大、平均、最小阵风系数进行统计分析。结果表明: 1—12月平均阵风系数的变化范围为1.66~1.77, 秋末冬初平均阵风系数偏大, 春夏季节偏小; 与冷空气相对应风向的平均阵风系数大于与暖空气相对应的风向; 随着风级的增大, 最大、最小阵风系数向平均阵风系数收敛; 不同风级下阵风系数的频率分布均呈单峰型分布, 风级越大, 分布范围越窄。除西南风外, 其他风向的阵风系数均表现出白天大、夜间小的特点。大连地区阵风系数具有明显的地域特点, 东南和西北部沿海区域的阵风系数比内陆和西南沿海偏小, 风向基本不影响阵风系数的空间分布。大连的大风过程多受海上气旋和高压前部双系统共同影响, 气旋、台风以及雷暴大风的平均阵风系数大于同风级的平均值。     

深圳沿海地区阵风系数的特征

利用深圳沿海站点的风速观测资料,按季风及热带气旋2种类型探讨了阵风和阵风系数的统计特征,结果表明,季风影响下,盐田港站和流花111平台站出现6~9级风的频率明显高于热带气旋型,在9级风以上,热带气旋型略偏高;妈湾港站的阵风系数随平均风变化稳定,而盐田港站和海上石油平台站受地形和下垫面影响,与妈湾港有显著差异;7级以上强风的频率日变化显示盐田港在夜间出现强风的概率显著增加。     

琼州海峡海面风场特征的观测分析

在检验资料可靠性的基础上,利用船载自动站、浮标站与岸基自动站测风资料分析了琼州海峡海面风速空间变化规律,以及秋冬季节的海面风场的日变化特征。结果表明：(1) 琼州海峡海面风速平均比沿岸风速大3～4 m/s,当沿岸风速≥8.0 m/s(5级)时,海面风速比沿岸大5～6 m/s;(2) 海峡海面阵风系数随着风速加大而减小。沿岸风速<5级时,海面平均阵风系数在1.4～1.5之间,风速≥5级时,平均阵风系数为1.35左右;(3) 秋冬季节,海面的平均风速日较差与风一致率均小于沿岸,当海面出现≥10.8 m/s(6级)强风时,海面与沿岸的风速日较差减小,风一致率增加。     

基于历史资料的热带气旋大风定点预报及检验

热带气旋是沿海地区最具破坏力的自然灾害之一。研究近海热带气旋对深圳三个重点港湾码头站的定量阵风预报。在前人研究的基础上,除了考虑热带气旋强度、热带气旋相对于气象台站的距离、方位角等热带气旋特性因素外,进一步详细分析了热带气旋尺寸对热带气旋引发重点区域的定点阵风预报影响。研究使用2014年以前的港湾码头站在热带气旋影响期间的小时极大风观测记录与各热带气旋特性因素建立预报模型,用2015—2018年的14个近海热带气旋对港湾码头站的小时极大风影响来检验预报模型的实用性。结果发现在进一步考虑了热带气旋尺寸因素对热带气旋引发定点大风影响后,预报模型可以精准地预报重点区域的最大阵风值,其预报结果可为行业气象风险评估提供有价值的参考。      

2009年“莫拉克”台风登陆过程阵风特征分析

利用上海台风研究所移动观测车获取的“莫拉克”台风登陆过程中超声风、温等观测资料对地面阵风特性进行了诊断分析.结果表明,在风速时间序列中叠加有周期为3-7 min的阵风扰动,显现出明显的相干结构,即沿顺风方向阵风风速峰期有下沉运动,谷期有上升运动;阵风扰动的各向异性特征明显,沿顺风方向的阵风扰动能量最大,其次是沿侧向和垂直方向的扰动能量;沿顺风方向的阵风垂直动量通量向下传播,而沿侧风方向阵风扰动动量垂直通量总体贡献接近于0.阵风扰动沿顺风方向的积分空间尺度和时间尺度最大,沿侧风方向和垂直方向其次,均明显大于湍流的积分空间和时间尺度.此外,阵风扰动的其他特征还包括:感热垂直通量极小;当平均风速较大时阵风风向变化幅度较小,而风速较小时阵风风向变化幅度则较大;动力学分析表明,阵风扰动主要表现出重力内波的一些特性.     

江淮气旋与3、4月闽东渔场大风

每年3、4月,是福建闽东渔场的春汛期。这时,做好沿海及渔场的大风预报,对于广大渔民及渔业生产的安全,关系极为密切。经普查发现,造成闽东渔场大风的地面天气系统有气旋、冷锋及冷空气扩散南下三种类型。其中尤以气旋对风的影响更大,既有西南大风,又有东北大风,因此,我们首先分析气旋及其大风预报的问题。 我们运用了1964—1973年3、4月地面及700毫巴高空图资料。大风的标准是:福鼎县台山站平均风速达12米/秒,或虽平均风速不足12米/秒,但阵风风速超过16米/秒,就算大风。实践证明,台山站的风力基本上能代表闽东渔场海面的风力。     

浙江海岛台风和冬季大风阵风特征的对比分析

为了提高阵风预报准确率,利用2006—2016年浙江7个海岛气象站资料和ERA-interim资料,分析了台风和冬季大风的阵风因子与10 m稳定风速、风向、Brunt-Vaisala频率、总体理查逊数、边界层250~1 000 m风速及其与10 m稳定风速比值等的关系,对比两种大风系统阵风的主要成因差异,最后对冬季大风的阵风因子进行拟合。(1)从总体上,台风阵风因子比冬季大风要大0.1~0.2,波动幅度也一般比冬季大风偏大0.3~0.5。有些站点在稳定风速较大时,阵风因子随稳定风速变化不明显,而有的站点变化幅度较大。(2)站点不同方位的地表特征差异明显,导致台风和冬季大风的阵风因子在某个风向上有较统一的最大值和最小值,两者差值一般为0.2~0.3。(3)大气边界层台风样本主要表现为气流辐合上升及正涡度,而冬季大风样本主要表现为辐散下沉及负涡度,台风垂直速度、涡度和散度的强度均明显大于冬季大风样本;从Brunt-Vaisala频率来看,边界层750 m处冬季大风样本总体为静力不稳定,而台风样本总体为静力稳定;从总体理查逊数来看,台风样本和冬季大风样本两者边界层250 m处动力不稳定程度接近。(4)台风和冬季大风的阵风主要形成机制不同,冬季阵风与边界层上层气流向下动量传输引发的辐合辐散有关,而台风阵风可能更多与边界层气流的水平动量输送引发的辐合辐散有关。(5)基于风向、边界层1 000 m处风速和10 m稳定风速的冬季大风阵风因子的拟合模型,比仅考虑10 m稳定风速的拟合模型的绝对误差减少了20%~50%,误差方差也减少了10%~30%。      

台风莫拉克 (0908) 影响期间近地层风特性

通过对台风莫拉克 (0908) 影响范围内的33座测风塔观测资料的分析可知:台风莫拉克越靠近陆地,风场的非对称性越明显,其行进方向的左侧测风塔风向呈逆时针旋转,右侧测风塔风向顺时针旋转。在远离台风莫拉克的地方风向稳定,湍流强度变化较平稳;在台风莫拉克登陆点附近,风向、风速和湍流强度均会出现突变。台风莫拉克影响期间,湍流强度与风速的关系未出现IEC标准曲线那样随风速增大稳定减小,其I₁₅达B级和A级及以上的平均湍流强度会在风速7~17 m·s-1形成一个峰值;无论南风或北风,风速越大,各层湍流强度差异趋于减小,同等风速、高度的湍流强度偏南大风均大于偏北大风。位于台风莫拉克登陆点北侧测风塔湍流强度随风速的增加先减小后增大,最终各高度全部超过IEC标准A级曲线,而位于南侧测风塔湍流强度随风速的变化比北侧小,并随风速增大趋于标准A级曲线;另外北侧测风塔湍流强度大于南侧,且各高度偏北大风湍流强度之间的差异比南侧相应风向明显,表明北侧垂直方向的扰动更强。台风莫拉克阵风系数为1.2~1.7,其随高度变化与地形有关,一般情况下随高度升高而减小,在复杂地形条件下不符合随高度升高减小的规律。     

江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响

为了研究风阵性特征,尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响,利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据,分析了近地层风阵性基本特征,并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风,包括罕见的正面登陆台风达维（1210）,分析台风影响下风阵性特征。研究发现:江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强,10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20;海陆分布明显影响风阵性,离岸风的湍流强度明显大于向岸风;当风速等级小于6级时,风阵性随风速增大而一致性减小,之后则稳定少变;在台风中心附近,受风速、风向快速多变的影响,湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况,湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加,在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。     

强台风纳沙 (1117) 近地层风特性观测分析

根据琼州海峡两岸2个梯度塔和1部车载风廓线雷达共同获取的强台风纳沙 (1117) 实测风速资料,分析强台风纳沙影响期间大风特性,发现以下观测事实和变化规律:位于台风移动路径右侧的测风站,其风向呈顺时针方向旋转,台风眼区经过的测风站,其最大风速接近35 m·s-1,且风向旋转超过180°,台风外围大风区经过的测风站其最大风速达到30 m·s-1,风向旋转73°;大风风切变过程可用对数函数和指数函数拟合,对数函数和指数函数对光滑下垫面的拟合效果更好,且对数函数拟合效果要略优于指数函数;阵风系数随风速增大而减小,但风速达到6级以后,阵风系数不随风速大小产生趋势变化,阵风系数与下垫面粗糙度有关,在粗糙下垫面上阵风系数会偏大;大风阵风系数随高度变化可用指数函数来描述,且对来自光滑下垫面的近地层大风阵风系数拟合效果更好。该观测个例的大风风切变指数与GB/T 18710—2002的推荐值存在差异——粗糙下垫面的大风风切变指数大于标准推荐值,而来自光滑下垫面的大风风切变指数则小于GB/T 18710—2002的推荐值。     

海面热带气旋域内风速分布

在原始方程中引入藤田气压模式、最大风速半径和风向内偏角等因子,经过合理的简化,推导出了适合计算海面热带气旋域内风速分布的公式。检验表明,该方法的计算结果与强、弱、西行或北上转向型的热带气旋的观测风场基本相符,对环境气压受副热带高压明显影响的热带气旋风场的计算效果尤好。     

2021年秋季海洋天气评述

2021年秋季(9—11月)北半球大气环流特征为:极涡整体呈单极型,中高纬环流呈5波型分布,欧亚地区西风带环流形势季节内调整大,副热带高压(以下简称“副高”)偏强,西伸明显。秋季我国近海大风过程主要由冷空气、温带气旋和热带气旋影响造成。在12次8级以上大风过程中,冷空气影响8次,温带气旋影响6次,台风影响4次。西北太平洋和南海共生成9个台风,其中5个台风进入我国近海,在东西带状分布的副高影响下,近海台风主要活跃于南部海域;全球其他海域共命名热带气旋18个。我国出现2 m以上大浪过程的日数为74 d,约占总日数的81%,大浪过程与大风过程联系密切。秋季我国近海海面温度整体偏高,随着冷空气的逐渐活跃,北部海区和沿岸海域海面降温迅速,沿岸海面温度梯度加大,我国近海海域中,海面温度梯度最大的区域出现在东海。     

2021年夏季海洋天气评述

2021年夏季（6—8月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空偏向西半球,强度较常年偏强;东亚地区以纬向环流为主,副热带高压较常年平均略偏西偏南。6月,北部海域温度较低,黄渤海海雾天气多发。7月,西南季风推进,热带气旋活跃。8月,副热带高压增强西伸,热带气旋活动频次偏少。夏季共有7次海雾过程,其中6月有4次,7月有3次。我国近海出现了9次8级以上大风过程,其中热带气旋大风过程6次,温带气旋入海影响的大风过程3次。浪高在2 m以上的海浪过程有10次,2 m以上大浪的天数共计38 d。我国北部及东部海域升温明显,从北到南的海面温度梯度减小。西北太平洋和南海有9个台风活动,其中台风“烟花”造成近海一次范围广、时间长、风力大的大风过程。     

2017年夏季海洋天气评述

2017年夏季（6—8月）大气环流特征为：北半球极涡仍呈单极型位于北极上空,但强度较春季明显减弱。6月,我国近海北部有弱冷空气活动。7—8月,中高纬度槽脊活动进一步减弱,副热带高压西伸北抬,热带气旋活动频繁。我国近海海域主要有15次8级以上大风过程,其中热带气旋大风过程有8次,入海温带气旋过程有5次,强对流导致雷暴大风过程2次。有11次范围较大的2 m以上的大浪过程。仅出现1次范围较大的海雾过程。西北太平洋和南海共生成15个台风,其他各大洋共有热带气旋18个,分别为：大西洋7个、东太平洋11个。海表温度整体呈上升趋势。