渤海海峡大风气候特征的初步分析

摘要

渤海海峡是我国内外海运交通的一条极其重要的交通要道和航运枢纽，地理位置十分重要，然而，由于海况及气候条件非常复杂，这里又是我国发生海难最为密集的区域之一，其中，恶劣的大风天气是造成渤海海峡海难事故频发的重要原因之一。 本文首先统计了烟台、大连沿海共6个台站1975～2005年共31年的逐日风资料，对累年大风日数、风向、风速级别、持续日数等基本气候特点进行了初步分析。在此基础上，着重对渤海海峡时空分布特征进行了详细分析。时间分布特征方面，重点分析了大风的年际变化和年变化特点；空间分布特征方面，进行了大风的分区对比分析。利用南隍城资料对渤海海峡大风进一步加深认识，还分析了渤海海峡产生大风的天气形势，重点分析了寒潮大风和蒙古气旋大风两种重要天气系统。最后，利用烟台多普勒雷达资料，分析了渤海海峡雷雨大风的多普勒雷达图象特征。 分析表明，渤海海峡大风年平均大风日数为73.3d，强风日数为4.9d，明显多于周围内陆地区，但与曹钢锋等人统计的山东北部沿海年平均大风日数150.4d的结果有很大的出入，从统计的角度分析了产生出入的原因，认为本文结果更为可靠。 渤海海峡大风的风力以6～7级为主，8级以上的强风只占总次数的6.7％，最大和极大风速均可达12级。极大风速一般比最大风速大2个等级左右，但强对流天气造成短时阵风可能大5个等级。渤海海峡的大风不但出现几率高，而且时常出现持续时间很长的连续大风，其中4月各站大风最长持续日数平均值达到11.3d。 从时间分布特征来看，渤海海峡大风日数存在逐年减少的变化趋势，以-2.4d/年的趋势递减，但也存在着突变的特点。渤海海峡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，年变化呈现两峰一谷的形势。 分析各站逐年大风目数序列最大熵谱分析结果，发现渤海海峡大风主要有15～16年、5～6年、2～3年3个主要周期。从各站逐年大风目数序列连续小波变换(mexh子波)小波系数分布图上可以看出，序列变化表现为10～16年的大尺度变化，尺度为3～5年的变化也很明显。同时，通过小波分析，证实了大风日数存在突变的特点。分析各站逐月大风日数序列离散小波变换(db3子波)的结果，可以发现序列存在长期减少的变化趋势。 从空间分布特征来看，海岛站不仅大风日数多，且风力大，能较好的代表渤海海峡大风的情况，渤海海峡大风的主导风向为NW-NNE，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，偏北风和偏南风较大，而偏东风和偏西风较小。 分析南隍城的大风资料，发现南隍城大风日数明显比长岛多，风力比长岛大，渤海海峡大风增大时间存在明显的时间差。所以，预报着眼点要放在这些海岛站上，并且要进一步加强渤海海峡大风的监测能力，为提高“安全气象”服务能力和水平提供重要的参考和分析依据。 渤海海峡产生大风的天气形势，可归纳总结为冷锋后部的偏北大风、北(西)高南(东)低形势下的偏北大风、气旋大风、南(东)高北(西)低形势下的偏南大风、华北地形槽形势下的偏南大风、台风大风和强对流系统产生的短时大风共7种形势，其中比较典型的风力强、危害性大的有寒潮大风和蒙古气旋大风。 根据烟台新一代天气雷达的速度和反射率因子及其导出产晶，归纳几种类型的中小尺度天气的多普勒雷达图象特征，认为雷雨大风在平均径向速度图上经常表现为大风区型和近地层辐散型，大风区和辐散区离地面越近，发生下击暴流、造成地面灾害性大风的可能性就越大。径向速度峰值越高，地面风速就越大。逆风区型也是雷暴大风的重要指标。中气旋特征出现的几率虽然不高，但却是强烈天气的重要标志，一旦出现中气旋特征，往往预示着短时暴雨或大暴雨、冰雹、灾害性大风等强烈天气的发生。产生雷雨大风的回波以线状回波居多，弓形、钩状和V形等特殊形状回波与强烈天气的发生密切相关。雷雨大风出现时，风场上表现为较为明显的垂直切变。造成雷雨大风的回波强度强，移速快，垂直累积含水量也高得多。这些预报指标将有助于提高对新一代天气雷达资料及其产品分析和强对流识别的能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的科学和实际意义

1.1.1重要的地理位置

1.1.2大风造成海难事故频发

1.2国内外的研究现状

1.2.1国外大风研究的现状

1.2.2国内海上大风研究的现状

1.3本文的主要研究内容

第二章资料来源与研究方法

2.1分区的划分

2.2资料收集情况

2.3缺测资料说明

2.4大风、强风和日界的标准

2.5南隍城资料说明

2.6资料的处理

2.7线性趋势分析

2.8最大熵谱分析

2.9小波分析

第三章渤海海峡大风的基本气候特点

3.1年大风日数统计分析

3.2大风的风力

3.3最大风速和极大风速

3.4大风持续日数

3.5本章小结

第四章渤海海峡大风的时间分布特征分析

4.1大风日数的年际变化

4.2大风日数的最大熵谱和小波分析

4.3四季大风日数的年际变化

4.4大风的年变化

4.5本章小结

第五章渤海海峡大风的空间分布特征分析

5.1各测站大风日数的比较

5.2各测站大风风力的比较

5.3大风风向频率的比较

5.4其它

5.5本章小结

第六章南隍城大风的对比分析

6.1与长岛资料对比

6.1.1年大风日数对比分析

6.1.2月平均最大、极大风速对比分析

6.1.3日最大风和极大风的风级差异分析

6.2过程分析

6.2.1大风开始时间对比

6.2.2最大风速对比

6.3本章小结

第七章产生大风的天气形势和影响天气系统分析

7.1冷锋后部的偏北大风

7.2北(西)高南(东)低形势下的偏北大风

7.3气旋大风

7.4南(东)高北(西)低形势下的偏南大风

7.5华北地形槽形势下的偏南大风

7.6台风大风

7.7强对流天气造成的阵性大风

7.8本章小结

第八章渤海海峡雷雨大风的多普勒雷达图象特征

8.1资料说明

8.2渤海海峡雷雨大风的时间规律分布和空间规律分布

8.3渤海海峡雷雨大风的多普勒雷达速度特征

8.3.1大风区型

8.3.2近地层辐散型

8.3.3气旋式辐合型和中气旋型

8.3.4逆风区型和中尺度辐合型

8.4雷雨大风的反射率因子特征

8.5其它雷达回波特征

8.6本章小结

第九章总结与展望

9.1主要结论

9.2本文的特色与创新点

9.3存在不足和研究展望

参考文献

在学期间的科研情况简介

致谢