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。     

威海-大连航线实测风与沿岸站、海岛站对比分析

对威海-大连航线"生生-1"号船舶站测风资料进行了普查、优选和预处理,首先考察了船舶站测风资料所代表的航线风的变化规律;在此基础上结合目前海上航线保障服务和现行参考站点,对比统计分析了2011年1—12月船舶站、刘公岛、成山头的风向、风速偏差,以期为海上航线的风预报提供一些参考。结果表明:(1)船舶站主导风向的变化呈现明显的季节规律,且与季节特征相符。风力以4—5级为主,夏季3级以下风频率最多,秋冬季6—7级大风明显增多;(2)除了样本量较小的1月份,其余11个月船舶站和成山头/刘公岛的风向平均偏差不大。在不同的季节,海岛站和沿岸站对航线风的代表性有所不同。在春季(尤其4月),刘公岛和船舶站风向较接近;而在冬季(尤其12月),成山头和船舶站风向更接近。在1—6月,船舶站风向较成山头有逆时针偏差,在8—12月则为顺时针偏差;而4—12月,船舶站较刘公岛有顺时针偏差;(3)船舶站和成山头/刘公岛风速相关显著,尤其在4—12月,最大风和极大风显著相关。船舶站风速往往大于成山头和刘公岛,且1月、2月偏差最大,4—9月相对较小,极大风速偏差大于最大风速偏差。总体而言,成山头与船舶站的风速差异较刘公岛小一些。     

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。     

福建省平潭大风分析

平潭是福建省最大岛屿,处于东亚季风区,是东、西风带交替影响的过度区,其气候季节性特征明显。通过对平潭站1953年建站到2010年的气候资料进行统计分析,结果显示:平潭年大风日数递减趋势明显。通过平潭沿海自动站与本站气象资料对比分析发现,不论是偏北还是偏南风,沿海自动站的风速都大于本站观测值,说明平潭本站风力已经不能真实代表平潭沿海风力。经过仔细研究,进一步总结出平潭本站与沿海自动站风速的相关性,为沿海大风的预报提供科学参考。     

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.     

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。     

冀东油田作业海区大风特征分析及气象信息应用研究

利用冀东油田作业海区2013年12月—2014年11月的观测数据,分析了东、西、南部海区的大风特征,对产生大风的天气形势作了分型,并针对风、浪的专业站点观测值和现场人工经验观测值之间的差异作了对比分析,提出了释用方法。结果表明:(1)南部海区年大风日数最多,约为150 d,西部海区最少,约为100 d;(2)大风的季节性分布整体呈两峰两谷的趋势,5、11月是大风日数最多的月份;(3)各海区大风风向均以NW、WNW和ENE、E为主导风向,呈现出非常明显的"极端化"分布;(4)低槽冷锋是产生大风日数最多的天气系统,约占所有个例的一半;(5)专业自动站观测的风力均比现场人工经验观测的风力小,可提高1～3个等级后用于实际作业,自动观测的浪高普遍比人工观测的浪高小,可通过增加修正值或使用线性关系式予以运用。     

东营港海洋站风要素特征分析

根据东营港海洋站2011年1月—2015年12月间每10 min的实测风速、风向资料,对平均风速风向、极大风和7级以上大风天数等风要素进行了特征分析。结果表明:东营港海洋站的风具有明显的季节特征和年际变化,平均风速月际变化呈"两峰两谷"型,在偏北风向上,平均风速最大并且月际变化最显著,在偏南风向上,平均风速最小并且月际变化最不明显;全年盛行偏南向风和偏北向风,春夏季盛行偏南向风,秋季以偏南向风为主偏北向风为辅,冬季则以偏北向风为主偏南向风为辅;偏北风向上最易出现极大风,偏南风向出现极大风的频率最低;出现7级以上大风的天数每年总体上呈增长趋势,秋季最多,春季最少。     

南极长城站近二十九年气候特征

使用南极长城站常规地面气象观测资料、澳大利亚南极局海冰外缘线资料和NOAA南极涛动指数资料,对长城站自1986—2014年的气候特征进行了多时间尺度的统计分析。结果表明:长城站冬季气温有升高的趋势,升温速率约为0.19℃/10 a;冬季气温与59°W经线上海冰外缘线位置的年际变化特征呈显著正相关,但对于气候平均的海冰外缘线位置月变化比气温滞后约一个月;夏季气温有降低的趋势,其他季节总体增暖。长城站的风向主要集中在西北和东南方向;1986—2014年间长城站年平均风速变化较小,大风的每年累积日数分布情况与年平均风速变化曲线相似;春季平均风速较大,并且约有半数大风风向为西北,夏季的大风天数少于其他季节。长城站年平均气压呈降低趋势,其变化与南极涛动指数呈负相关。年平均云量持续增加,且当风向为东北或西北时总云量较多;夏季平均总云量最多,冬季最少。长城站的年平均降水量变化明显,先减少后增多;降水量季节变化为秋季降水量最多,夏季次之,春季和冬季的降水量较少;日平均降水量西南风时较少,东北风时较多。雾的变化特点为春季和夏季雾天较多,其中1—3月的浓雾日数多于轻雾日数;大约三分之二有雾天的风向为西北向,约二分之一的雾出现在风力为3—4级时。     

唐山湾精细化海区大风特征初步分析

根据唐山湾的特殊地理环境,将其分为西部、南部和东部3个海域,并选取3个沿岸站、2个海岛站和1个浮标站分别作为3个海域的代表站,对每个站点的大风日数、风速、年际和月际的变化特征进行对比分析。结果如下:南部海域出现≥6级的大风和极大风的天数最多,出现大风的概率与东部海域相当,均为西部海域的3倍左右;整个唐山湾海域大风具有典型的季节性变化特征,呈两峰两谷分布,5月和11月是出现大风最多的月份;3个海域的极大风速极值均在17.2 m/s以上(8级以上),7月16日急性型冷锋的出现使得嘴东站的极大风速达到31.2 m/s(11级);唐山湾3个海域的≥6级大风年主导风向为NE-ENE,≥6级极大风年主导风向为ENE-E,所有大风几乎没有偏南的风向,即唐山湾6级以上大风均以偏北风为主。综合分析3个海域代表站的大风资料,可以精确的反映唐山湾海域大风的气候特征,更为各个海域的天气预报提供辅助工作。     

基于CCMP资料和现场观测资料的西北太平洋海面风场特征分析

利用由美国宇航局物理海洋学数据分布存档中心发布的2007—2011年CCMP风场资料,针对西北太平洋海面风场的季、月、日变化特征进行了分析。结果表明:西北太平洋海面风场具有明显的季、月变化特征,夏季盛行西南风,风向多变,风速最低;冬季盛行东北风,风速偏高。大风频发区域位于南海海域、台湾海峡和日本岛以东,且冬季发生频率明显高于其他3个季节。此外,还利用获取到的2014年8月海面自动观测站和9月海上探空资料对相应月份的风场特征进行细化分析,表明8月洋区盛行西南风,而9月西南风逐渐消退,风速减小,变化特征与相应月份CCMP的海面风分析相符。     

烟台海域海岛自动站大风对比试验

烟台北部面临黄、渤海,海岛自动站分布众多.我们发现,在同一大风过程中,各海岛自动站的风速、风向因为海拔高度、周围地形影响、下垫面摩擦的不同造成明显差异.本文主要以长岛作为渤海海峡大风的代表站,以崆峒岛和芝罘岛作为烟台北部沿海海域大风的代表站,利用便携自动站的观测数据近似代表海面大风的实况,与代表站进行大风的对比试验,对比试验的数据均采用指数廓线公式订正到海面10m高度.分析了三个海岛自动站的不同风向下的海面大风的实际代表性,并给出不同风向下的大风订正值.     

渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析

利用1988年9月-2010年8月的渤海A平台观测资料统计了渤海湾海域的风况特征,对平均风速和6级及以上大风、8级及以上大风的年变化和风向频率进行了分析,得到该海域出现大风的时间和风向、风速特征.为了讨论海上和陆上风速的对应关系,利用相同时间段的渤海A平台站和塘沽气象站观测风资料拟合了两个站风速之间的经验公式.     

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。     

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.     

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。     

舟山海域风力分布特征分析

本文应用海岛自动测风站资料,全面分析舟山海域在不同季节、不同天气类型的风力分布特征,通过分析,为舟山海域风力分区预报提供重要的参考作用。     

基于舟山多年风浪资料的近海海浪预报研究

利用舟山海洋浮标站和附近海岛自动测风站环境风场多年资料,采用空间平滑和时间平滑方法做资料预处理,综合分析风力大小、风向、潮汐和浪高之间的关系,结果显示:平均风力等级大小和平均浪高之间呈准线性关系,风大浪也大;同一等级风力情形下,浪高是以平均值为峰值的多等级离散分布;且与风向密切相关,即北风和东风浪大,南风和西风浪小,其中东风浪最大,这在实践中得到证实;在潮汐和浪高的关系中,大潮汛期间浪高稍大于小潮汛浪高,差值很小,显示潮汐对浪高的影响并不明显。最后建立回归拟合方程,并通过应用检验。此研究结果对本地海浪经验预报提供了有力支撑和有益的修正,有较好的应用价值。     

渤海海上测风与沿岸实测风的对比分析

本文利用１９７９￣１９８１年春、秋季黄海渤海气象联防的大风资料,对海上为８ｍ／ｓ以上强风及大风天气情况下,渤海海上风与沿岸实测风进行日变化,季节变化,日较差分析以及多点间的对比分析。通过分析可以看出海上风,沿岸风及其比值都具有明显的日变化和季节变化,而且其比值与日较差随季节和风向而变化,该结果对于渤海海面风场客观分析具有重要的应用价值。