三峡气候梯度观测塔气候要素特征分析

马德栗　刘敏　鞠英芹

摘要 根据2010年12月～2012年5月三峡气候梯度塔气温、风速、风向、相对湿度和气压的观测数据，分析其月、季、年变化特征，结果表明，三峡气候梯度塔10～100 m各层平均风速逐月变化基本一致，呈“w”型，且各层年平均风速相差不大；各层年平均最大风速与极大风速变化趋势相一致，7月最大，11月最小；各层全年及各个季节ESE为主导风向，全年及各个季节无正南风；各层年平均气温随高度升高而降低，各层气温逐月变化呈单峰值，1月气温最低，7月最高，就季节而言，夏季最高、冬季最低；各层年平均相对湿度8.5～50.0 m随高度升高而降低，50～100 m则随高度升高而上升；8.5 m高度气压曲线逐月变化呈“U”型变化，1月最高、7月最低，冬季最高、夏季最小。

關键词 气象要素；变化特征；气候梯度观测塔；三峡

中图分类号 S161 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01372-04

Abstract According to the observation data of temperature， wind speed， wind direction， relative humidity and air pressure of climate gradient observation tower in the Three Gorges from October， 2010 to May， 2012， variation of month， quarter and annual were analyzed. The result shows that mean wind speed presents monthly changes in basic agreement from 10 layer to 100 layer， in type of ‘W. And annual mean wind speed has little differences. The annual mean maximum speed and extreme speed has consistent change tendency， the maximum value in July and the minimum one in November. The dominant wind direction is ESE and there is no S in annual and season. The annual average temperature decreases with height， the temperature shows a single peak from month to month， the lowest temperature in January and the highest in July. The highest temperature is in summer and the lowest is in winter. The annual average relative humidity decreases with height from 8.5 layer to 50 layer， and with height increasing from 50 to 100. The pressure curve monthly changes showed ‘U type in 8.5 layer， the highest in January and lowest in July， the highest in winter and lowest in summer.

Key words Meteorological elements； Variation characteristics； Climatic gradient observation tower； Three Gorges

长江流域横跨西南、华中、华东三大经济区，在我国经济生活中占有重要地位[1-2]。三峡库区处于长江流域上游，是我国最大的水利水电工程。长期以来，我国学者一直关注三峡气候水文特征[2-4]，50年代末，为配合当时拟议中的三峡水利枢纽工程，我国对长江三峡及其上游地区进行了较大规模的气候考察，此后傅抱璞等进行了三峡气候的研究[5-7]。三峡河谷，水流湍急、山峦陡峭，气候影响因素复杂，气候特征既有山地气候的一般规律，又有水域气候的特点[7]。郭渠等分析认为三峡库区暴雨日数呈现沿长江向南北增加的分布特征[8]。卢晨晨等从水汽凝结潜热作用的两维静力方程出发，分析三峡江陆面上方易出现大风，江面比两岸易形成暴雨[9]。因此，研究三峡库区气候特征不仅对三峡流域经济开发具有重要的现实意义，且对长江上游流域长远发展提供重要的科学依据。笔者在此利用2010年12月～2012年5月三峡气候梯度观测塔的气象观测数据，采用统计分析方法，对气候梯度塔各层气候要素的月、季、年变化特征进行分析。

1 资料与方法

1.1 气候梯度塔基本情况

三峡气候梯度观测塔位于湖北省秭归县（30°52′30″ N、110°58′02″ E），海拔184.0 m（图1），2009年11月建成，12月开始观测。气候塔高度100 m，分8.5、10、30、50、70和100 m 6层，观测气温、气压、相对湿度、风速和风向5种气候要素。气压仅观测8.5 m高度，风速和风向观测由10 m开始，观测5层，气温和相对湿度观测8.5～100 m，观测6层，其中风速观测最大风速、极大风速和平均风速3种。

1.2 气候梯度塔观测资料与方法

三峡气候梯度观测塔气候要素资料来自湖北省气候信息技术保障中心，气候要素10 min记录一次，资料时段为2010年12月1日～2012年5月30日，其中2011年资料为完整一年，气候资料经过初步资料控制。利用气候统计方法，分析气候梯度观测塔各层次气候要素年、月、季特征。

2 结果与分析

2.1 风速变化特征

2.1.1 平均风速。从三峡气候梯度塔各层平均风速逐月变化（图2a）可以看出，10～100 m各层平均风速逐月变化基本一致，呈“w”型，12月最大，10月最小；各层年平均风速相差不大，均在1.7～2.0 m/s，平均风速随高度而增大，但增幅较小，30～50 m平均风速基本相同，仅比10 m大0.2 m/s，而70～100 m平均风速也基本相同，仅比30～50 m大0.1 m/s。10 m月平均风速最大值为2.8 m/s，出现在12月，最小值出现在10月，为1.2 m/s；30 m月平均风速最大值为3.1 m/s，出现在12月，最小值为1.5 m/s，出现在10月；50 m平均风速最大值为12月的3.2 m/s，最小值为1.5 m/s，出现在10月；70 m平均風速最大值为12月的3.2 m/s，最小值为1.4 m/s，出现在10月；100 m平均风速最大值为各层最大，为3.3 m/s，最小值为1.5 m/s，出现在10月。

2.1.2 最大风速。由图2b可见，气候梯度观测塔年平均最大风速为10.6～11.3 m/s，各层月平均最大风速变化基本一致，7月最大，12月次之，11月最小；各层月平均最大风速层间相差不大，最大风速随高度而增大，但50 m以上最大风速增幅较小，尤其是50、70 m两层最大风速基本一致，出现等风速层；就各层最大风速的时间分布来看，3～5月层间最大风速相差较大，其他月份风速相差较小。10 m月平均最大风速最大值为17 m/s，出现在7月，最小值出现在11月，为5.6 m/s；30 m月平均最大风速最大值为17 m/s，出现在7月，最小值为5.7 m/s，出现在11月；50 m平均最大风速最大值为7月的17.0 m/s，最小值为5.9 m/s，出现在11月；70 m平均最大风速最大值为7月的17.1 m/s，最小值为6.1 m/s，出现在11月；100 m平均最大风速最大值为17.4 m/s，出现在7月，最小值为1.5 m/s，出现在11月。

2.1.3 极大风速。由图2c可见，气候梯度观测塔。

年平均极大风速为15.4～15.7 m/s，与最大风速变化趋势相一致，各层逐月平均极大风速变化趋势基本一致，7月最大，11月最小；极大风速以70 m层最大，30 m层最小，10、50、100 m层风速一致，但小于70 m的极大风速。10 m月平均极大风速最大值为30.0 m/s，出现在7月，最小值出现在11月，为8.0 m/s；30 m月平均极大风速最大值为28.2 m/s，出现在7月，最小值为7.5 m/s，出现在11月；50 m平均极大风速最大值为7月的28.3 m/s，最小值为6.9 m/s，出现在11月；70 m平均极大风速最大值为7月的288 m/s，最小值为7.5 m/s，出现在11月；100 m平均极大风速最大值为30.2 m/s，出现在7月，最小值为7.0 m/s，出现在11月。

对于气候梯度塔各层风向的季节变化而言，春、夏、秋、冬季均以ESE为主导风向，正南、正北、正西、正东风向出现概率很小，尤其是各个季节几乎没有出现正南风。这与我国季风气候有关，冬季盛行东北风，夏季盛行西南风；另外，三峡独特的地形地貌也影响风向，长江整体呈东西走向、两岸均为高山，故正北、正南气流难以侵入，且梯度塔位于长江北岸，背靠大山，受大山阻挡偏北气流影响较小，而受偏南气候影响较大。

2.3 气温变化特征

2.3.1 年和月变化。

三峡气候梯度塔各层年平均气温在17.4～16.1 ℃，且随高度升高而降低，8.5 m层气温最高，100 m层气温最低，两者相差1.3 ℃。就平均气温的逐月变化而言（图3），梯度塔各层气温逐月变化呈单峰值，1月气温最低，7月最高；气温最高值为7月的28.1 ℃，出现在8.5 m，最低值出现在100 m层，为1月的2.3 ℃；就月间各层气温变化而言，7月各层气温相差较大，即气温梯度最大。

3 结论

（1）三峡气候梯度塔10～100 m各层平均风速逐月变化基本一致，呈“w”型，12月最大，10月最小；各层年平均风速相差不大，平均风速随高度而增大，但增幅较小，30～50 m平均风速基本相同，仅比10 m大0.2 m/s，而70～100 m平均风速也基本相同，仅比30～50 m大0.1 m/s。年平均最大风速10.6～11.3 m/s，各层月平均最大风速变化基本一致，7月最大，12月次之，11月最小；年平均极大风速15.4～15.7 m/s，与最大风速变化趋势相一致，各层逐月平均极大风速变化趋势基本一致，7月最大，11月最小。

（2）三峡气候梯度塔各层全年及各个季节ESE为主导风向，ENE、ESE、NNE、SSE和WNW风向出现的频率也较高。全年及各个季节正北、正南、正东、正西风向出现概率很小，尤其是正南风全年中几乎均没有出现。

（3）三峡气候梯度塔各层年平均气温在17.4～16.1 ℃，且随高度升高而降低，8.5 m层气温最高，100 m层气温最低；就逐月变化而言，梯度塔各层气温逐月变化呈单峰值，1月气温最低，7月最高；就季节而言，夏季最高、冬季最低。

（4）三峡气候梯度塔各层年平均相对湿度在62.3%～73.4%，8.5～50 m随高度升高而降低，50～100 m则随高度升高而上升。就逐月变化而言，梯度塔各层相对湿度11月最大，12月最低；季节变化为秋季最高，冬季最低，春、夏季居中。

（5）三峡气候梯度塔8.5 m高度气压逐月变化曲线来看，气压曲线逐月变化呈“U”型变化，1月气压最高，7月气压达最低值；就季节变化而言，冬季气压最高，夏季最小，春、秋季居中。

参考文献

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