闽东北沿海港湾岛屿测站风分布特征及预报指标站的选取

基于2011—2013年福建省宁德市港湾岛屿自动站观测的风的资料,统计分析3 a港湾岛屿风力的时空分布特征,结果表明:港湾岛屿各站的空间分布极为不均,具有明显的区域性差异,局地性特征突出。测站的主导风向以东北风为主,各地风向差异明显。大风风速的季节变化相对来说比较平缓,季节间的差异不大。大风风向的季节变化,冬、秋、春季盛行东北风,夏季则以西南风为主导。此外,通过对资料的完整性、可用性、服务的重要性、站点的地理分布和相关性等因素深入分析,对比论证自动站大风探测资料的代表性和适用性,确定宁德市港湾岛屿大风预报区域自动站的24个代表站,作为预报风力的指标站,将自动站纳入天气预报指标体系,以便对港湾岛屿风力预报进行精细化研究。     

渤海海峡海岛站与沿岸站大风对比分析

统计了渤海海峡5个海岛站和3个沿岸站1年的大风资料,在每月大风日数、风速、年际和月际变化特征、主导风向等方面进行了对比分析,得出渤海海峡大风如下结论:大风的风力以6～7级为主,南部比北部更易出现大风,且风速也较大;出现大风的最高概率为57.5%,即平均不到2天就出现一次;海岛站与沿岸站大风风力极值相差最大为20.8 m/s;极大风风速43.2 m/s,创历史最高纪录;风速的月变化规律基本一致,呈现两峰两谷形势;大风年主导风向为NW-NNE,风速以偏北大风和偏南大风较大,而偏西风和偏东风较小;具有典型的季风性气候特征,冬季以偏北大风为主,夏季以偏南大风为主,春、秋季偏北大风和偏南大风交替出现;综合应用海岛站和沿岸站大风记录,能更加准确反映渤海海峡大风的气候特征。     

渤海海峡大风的气候特征分析

统计了烟台、大连沿海共6个台站3Ia的历史资料,分析了各站大风日数、年际和月际变化特征、主导风向、风力等特点,得出渤海海峡大风的如下结论:1、海岛站能较好的代表渤海海峡大风的情况;2、大风日数存在逐年减少的变化趋势,但也存在着突变的特点:3、具有典型的季风性气候特征,冬季以偏北大风为主,春秋季开始出现偏南大风,月际变化呈现两峰-谷的形势;4、大连沿海以北大风为主,烟台沿海春秋季南大风次数明显增多;5、大风的风力以6～7级为主;8级以上的强风只占总次数的6.7%;6、以偏北风和偏南风较大,而偏东风和偏西风较小;7、极大风速一般比最大风速大1～2个等级;8、时常出现持续时间较长的连续大风.     

ASCAT近岸风在山东沿海的适用性分析

利用2013年1月—2014年12月山东近海的8个浮标站、海岛站和自动站资料与ASCAT近岸风速和风向进行对比,以分析ASCAT反演风场在山东沿海的适用性。研究发现:总体上看,ASCAT近岸风速与代表站实况风速正相关,ASCAT近岸风速在山东沿海误差较小,风向有明显的偏离。ASCAT近岸风在渤海、渤海海峡和黄海北部的适用性优于黄海中部。风力不同时,ASCAT近岸风速与实况偏差有明显差别,表现为当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风速小于实况;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风速大于实况。就ASCAT风速偏差而言,6级以下的风速偏差小于6级及以上风。ASCAT近岸风向与实况偏差也有明显差别,当实况出现6级及以上的大风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变小;当实况出现6级以下的风,ASCAT近岸风向与实况的偏离变大。因此,ASCAT近岸风速在山东沿海有较好的适用性,6级以下风更优;ASCAT近岸风向也有一定的适用性,6级及以上风向可用性比6级以下强。     

WRF、EC和T639模式在福建沿海冬半年大风预报中的检验与应用

基于福建省冬半年沿海和港湾岛屿自动站的逐时极大风观测资料和WRF(Weather Research and Forecast)、EC(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)细网格以及T639(TL639L60)三种模式预报的10 m 风场资料, 将模式预报的风向风速与观测资料进行对比检验, 结果表明: 福建省沿海冬半年大风的盛行风向以东北风为主, 大风的时空分布极为不均, 沿海风力的脉动性、跳跃性、局地性突出。从三种模式对风速风向的模拟效果来看, WRF 和EC 细网格的预报效果较好, 有可参考性, T639可参考性不高。对于风速, 模式预报结果相比实况极大风速偏小, 港湾岛屿代表站风速的平均绝对误差均小于沿海代表站, 预报平均误差由沿海向内陆逐渐减小, 由中部向南北逐渐减小。风向相比风速的预报效果要差, WRF 和EC 细网格的风向预报误差在45°～50°, 有一定的参考意义; 港湾岛屿代表站风向的平均绝对误差大于沿海代表站, 以浮标站的误差最大。当观测风速出现7 级及以上风速时, 若对大风进行分级检验, 则较低风速的预报平均绝对误差小于较高风速; 风向预报的平均绝对误差也大大降低, 且误差都在45°以内, 具有良好的参考性。     

龙口海洋站风况特征分析

根据龙口海洋站观测得到的2007年逐时10分钟平均风速、风向资料,对平均风速风向、大风风速风向、大风日数等方面进行了分析,得出结论:龙口海洋站的风具有典型的季风性气候特征,冬夏季主风向有180°的变化,平均风速的月际变化出现两峰两谷的趋势;常风向为S向和NE向,强风向为偏北向;偏东风的平均风速和出现频率最小;大风风力以6级为主,大风的年平均风速为13.3 m/s,出现大风的月最高概率为63.3%;大风年主导风向为NW-NE以及S,风速以偏北大风较大,偏东风最小;秋冬季节以偏北大风为主,春季偏南大风与偏北大风交替出现,夏季是大风最少的季节。     

台湾海峡西岸地面风气候变化分析

利用1961—2005年台湾海峡西部沿岸平潭、崇武、东山及厦门等4个气象代表站的地面风观测资料，通过计算各代表站的年、季、月平均风速气候趋势系数和各风向频率趋势，较详细地分析了近45a来台湾海峡西部沿岸地面风的气候变化特征．结果表明：（1）近45a来各代表站年平均风速呈明显减小趋势，其中秋、冬、春季平均风速减小趋势明显，夏季风速减小趋势不明显．（2）海峡西部沿岸主导风向有沿海岸线由北向南顺转的特点．（3）海峡西部沿岸地面风速在上世纪80年代初存在着气候突变现象，80年代中期后年平均风速减小明显．     

1010号台风“莫兰蒂”对福建近海风场的影响及其成因分析

分析福建沿岸区域气象自动站、近海气象浮标站等有关风的精细观测资料以及NCEP再分析、雷达反演风场等资料,研究了2010年第10号台风"莫兰蒂"影响福建期间,福建近海风场分布的特点及其成因,以寻找台风影响时福建近海风场预报的着眼点.结果表明:受到环境场及台湾海峡狭管效应,气流与中央山脉之间绕流、阻挡等共同作用,1010号台风"莫兰蒂"影响福建期间,大风在海区上主要集中分布在台风环流东部和福建北部海区;福建中部沿海最早出现大风;而大部分台风影响时间中,中部沿海风力大于北部、南部沿海风力,呈现中间大两头小的布局.特别是1010号台风"莫兰蒂",进入台湾海峡后发展成微型台风,靠近台风的测站在台风临近时才大风突起.而这种微型台风,大风天气突发性强,在风的精细预报中要特别注意短时临近的监控监测.对比各种资料的应用效果表明:NCEP再分析资料反映的主要是海区的大风分布;雷达反演风场,必须结合实况资料验证,具有一定的参考价值;近海浮标站资料,能较早反映台风影响时风场的演变特点,但近海浮标站所观测的海区风力不一定大于相近的沿岸区域气象自动站所观测的沿海风力,二者所观测到的风力、风向的变化与台风位置密切相关.在业务预报中,对近海浮标站资料的应用,还需深入研究,具体情况具体分析.     

山东沿海精细化海区大风特征分析

利用山东沿海12个精细化预报海区2010—2012年的实况代表站逐时大风资料,统计分析了山东沿海的大风日数、风速分布、大风持续时间及大风风向等特征。结果表明,山东沿海风速分布特征表现为:东部海区平均风速最大,在7 m/s左右,西部海区次之,在5 m/s左右,南部海区最小,在4 m/s左右,其中烟台南部沿海甚至在3 m/s以下。当出现大风过程时,各海区的风速相差更大。山东沿海的大风日数、大风持续时间都与平均风速表现为相同的分布特征。山东沿海的大风过程主要为偏北大风,并且量级主要分布在6—7级。由于山东沿海风的局地特征明显,因此在一次大风过程的预报中,各海区预报同一量级是不合适的,需要对预报量级和大风影响时间更加精细的把握。     

南北极风力大pk

正南极大陆是世界上风力最强和最多风的地区,平均风速接近2 0米/秒。相当于8级大风。东南极沿岸一带的风力最强,沿岸地面风速常达40~50米/秒,远远超过12级的大风。据澳大利亚"莫森站"20年的统计资料,每年8级以上大风日就有3 0 0天,1972年观测到的最大风速为82米/秒。法国"迪尔维尔"站曾观测到风速达100米/秒的飓风,这相当于12级台风的3倍,是迄今世界上记录到的最大风速。南极风暴之所以如此强大,原因在于寒冷的气候和     

2006年夏季福建近海台风风暴潮特征分析

根据2006年夏季福建沿岸4个海洋观测站和福建近海5个潜标水位观测站的水位观测资料,分析了在4个热带气旋影响下的福建近海风暴潮特征．结果表明：福建沿岸海域的台风风暴潮大小不完全取决于台风强弱,与大风半径关系密切．若台风大风区覆盖整个台湾海峡,福建沿岸海域增水都较大,比如0604号强热带风暴“碧利斯”的大风区较大,由其引起厦门海洋观测站的最大增水高度达114em．0608号超强台风“桑美”和0609号强热带风暴“宝霞”双台风的大风区都比较小,由其引起的各测站增水相对也较小,增水高度最大的厦门海洋观测站只有52em．比较福建近海潜标水位观测站及其附近的海洋观测站采用11点（11h）滑动平均后的最大增水可知,福建近海潜标观测站台风增水高度（22～46cm）比沿岸海洋观测站的台风增水高度（62—73em）小40％左右．这表明台风增水有个向岸堆积的过程,即测站离岸越远,台风增水高度就越小．位于热带气旋（0605号台风“格关”）行进路径右侧的测站增水较大（平潭海洋观测站极值增水高度为49em,崇武海洋观测站极值增水高度为55em）,位于热带风暴行进路径左侧的测站增水较小（东山海洋观测站极值增水高度为45cm）．通过对0604号强热带风暴“碧利斯”引起的各测站增水滤除高频振荡后,福建沿岸海洋观测站最大增水高度从大到小依次为崇武站（74orfl）、平潭站（73em）、厦门站（68om）、东山站（62cm）,可见距离热带风暴中心越近（距离热带风暴中心从近到远依次为平潭、崇武、厦门、东山海洋观测站）,增水高度越大,反之,增水高度越小．台湾海峡地形和福建沿岸海域地形容易出现双（多）增水峰现象．通过对各测站台风增水时间序列进行最大熵谱分析可知,热带气旋容易引起福建沿岸和近海各测站台风增水出现周期为12．0h的振荡．     

上海沿岸海域灾害性大风特征研究与预报检验

选取2011-2017年上海沿岸海域5个浮标站点的风场和海浪数据,分析了大风过程的时间和空间特征;对海浪成长过程进行风向分类,运用滑动相关分析统计了8个风向的海浪滞后时间;计算了大风起风时间的预报提前和滞后量,进行了风速风向的误差和准确率检验。结果表明:越往东部海域,大风时数越多,长江口区东部风速较大;大风极值主要出现在8月份台风过程,出现时段都为傍晚到半夜,大浪极值浪向以东北到东南向为主;秋冬季大风时数多,5-6月大风时数最少;大风风向以西北到东北风为主;海浪成长过程风向分布是东南-西北走向,海浪对风的响应滞后时间平均为3~4 h;大风起风时间预报较实况略有滞后,风速预报的准确率总体在70%以上,预报值较实况值偏小,口外浮标偏小最为明显,偏强率都为0;风向预报准确率低,误差大。     

上海近海一次低压控制下春季海雾空间差异分析

根据海上浮标实测数据和再分析数据,发现2016年4月20-23日长江口航道附近南北海雾存在的显著空间差异主要受到水汽以及风场的影响。分析表明:(1)本次海雾过程高空受低压槽控制近地面处低压过境,切变线东移导致低空风向的迅速转变,此后受到暖锋影响,导致短时小雨过程的发生;(2)此次海雾过程受风场的影响较大,盛行南风时水汽充足,湿度较大,容易产生海雾,受西北风主导时,则容易出现海雾消散的情况;(3)长江口外北部站点和南部站点存在显著空间差异性,北部站点能见度明显好于南部站点,并且在此次海雾过程中北部站点先于南部站点出现一次能见度好转的情况,这是由于低压过境导致风向骤变,北部未获得充分的水汽供给所致。此次低压槽天气过程在长江口南北产生区域差异显著的海雾,对这种典型风向骤变过程分析有助于为航运密集的长江口海雾预报提供参考。     

南海北部海面风速概率分布特征

利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料，分析了0~200 km范围内，不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出，各站平均风速一般最大值出现在冬季，最小值出现在夏季，具有明显的季节变化特征，并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内），海面风基本符合双参数的Weibull分布，但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异，随着离岸距离的增大，平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时，Weibull分布的偏斜度基本为正值，当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大，出现与Weibull分布不一致的情况越来越多，且与对应的Weibull分布相比，其偏斜度越小，风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。     

QuikSCAT卫星遥感风场可靠性分析及其揭示的中国近海风速分布

利用2000—2009年美国国家航空航天局(NASA)在中国近海海域(0°~45°N,105°~135°E)的QuikSCAT卫星遥感风场资料与近海测风塔(位于上海近海)、海上石油平台(位于东海和渤海)、岛屿站(南海珊瑚岛和西沙海边观测塔)的实测风场资料进行对比分析,检验了QuikSCAT卫星遥感风场资料在中国近海海域的可靠性。研究结果如下:各站点实测风速与站点位置以及站点附近的QuikSCAT卫星遥感风场资料相关系数均在0.7以上;QuikSCAT卫星遥感风场资料与海上石油平台的风速均方根误差较小(约1.5 m/s);其年均值均大于实测值,差值范围是0.1~1.3 m/s;其Weibull形状参数K与海上石油平台以及近海测风塔的K值较为接近,表明QuikSCAT卫星遥感风场资料各风速段的频次分布形态与观测站的实测值基本吻合,QuikSCAT卫星遥感风场资料能基本合理地反映出中国近海风速的分布状况。利用QuikSCAT卫星遥感风场资料分析了中国近海及其邻近水域风速的空间分布特征:(1)台湾海峡是中国近海风速最大的区域,从台湾海峡向东北至日本海,往西南至南海北部115°E附近和巴林塘海峡为风速的次大值区;(2)28°N到长江入海口的东海海域年均风速为7.0~7.5 m/s,在黄海和渤海为5.5~7.0 m/s,在南海北部自东向西由8.5 m/s递减为6.0 m/s,北部湾最大风速区位于东方附近海域。     

浙江省沿海海面日极大风预报

利用浙江海岛站1天4次的平均风速作为人工神经网络的输入层,相对应的日极大风为输出层,建立日极大风速人工神经网络预报模型,试报表明夏季大风天气系统和秋冬季大风天气系统的预报拟合率为89%~90%,春季大风天气系统的预报拟合率为87%~88%,夏季大风天气系统和秋冬季系统6~9级极大风预报准确率较高,基本在70%左右,对预报员有较好的参考价值。与以前大风预报方法相比,它具有简单、有效的优点,可以不受地域限制在各地推广使用。     

台湾海峡西部近海潮汐特征

利用2006年夏、冬季和2007年春、秋季实测海床基水位资料,基于统计方法和潮汐调和分析方法给出了台湾海峡西部近海的潮汐时空分布特征及其变化规律．结果表明：平潭岛北部至漳浦近海属正规半日潮,汕头近海一带属于不正规半El潮,惠来近海属不正规日潮．全日潮波传播路径为从平潭岛南下至惠来近海,半日分潮传播路径也是如此．汕头一惠来近海由于海峡内南北向两支半日潮波相互抵消,故使得日潮成分占优．最大潮差分布为从平潭岛北部到泉州近海变化不大,厦门东南到惠来近海呈线性递减,原因是台湾北部的旋转潮波系统的南下潮波和从吕宋海峡进入南海的北上潮波在南日岛一带相遇形成驻波,平潭岛北部至泉州近海基本都在波腹内,而厦门东南至惠来近海则不在驻波影响范围之内．以春季为例,平潭岛北部的最大潮差为6．02m,南日岛近海为6．23m,泉州近海为5．98m,厦门东南近海为5．08m,漳浦近海为4．32m,汕头近海为2．28111,最大潮差还呈季节变化．平均潮差的统计结果依旧以春季为例：平潭岛北部3．92m、南日岛近海4．14m、泉州近海4．02m、厦门东南近海3．30m、漳浦近海2．74m、汕头近海1．22m．另外,平潭岛北部至漳浦近海的潮周期均为12h25min左右,且涨落潮历时几乎相等．汕头近海的潮周期约为12h30min．但涨潮历时比落潮历时多1h20min左右．原因是不正规半日潮一个太阴日内的两个涨潮历时和两个落潮历时一般不同,分点潮期间涨落潮历时虽然差较小,但回归潮期间差较大,故会形成汕头近海测站涨潮历时比落潮历时多1h20rain左右的现象．     

黄河三角洲海上风场再分析资料对比

再分析风场资料在海洋气象的研究中得到广泛应用.本文基于黄河口区域孤东59井验潮站和桩西106验潮站现场观测资料,对CCMP(cross-calibrated multi-platform)、CFSR(climate forecast system re-analysis)、ERA-interim、JRA-554种再分析...