山东沿海精细化海区大风特征分析

郭俊建，孙莎莎

（山东省气象台，山东济南 250031）

1 引言

山东具有三千多公里的海岸线，是我国重要的海洋经济区，但海上大风等海洋灾害性天气频发，对航运、海上捕捞、近海养殖及人民生命财产安全造成巨大的威胁和损失，山东海洋经济的快速发展对海上的防灾减灾提出了更高的需求。山东省气象部门按照山东省市级行政区划将山东沿海（0—10 km内）分为12个预报海区，并确定了沿海海区实况代表站（见图1），进行精细化的海洋预报服务工作，其中海上大风预报成为预报的重点。

以往受沿海观测资料的限制，对山东沿海大风的分析研究工作并不多见，且研究区域大多集中于渤海海峡等海域。高瑞华等[1]运用烟台、大连沿海6个台站31年的资料分析了渤海海峡大风的气候特征分析；王日东等[2]对海岛站与沿岸站大风进行了对比分析，得出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。尹文昱等[3]统计了1991—2005年辽东半岛至山东半岛沿岸各气象站风力≥7级的年大风日数。但上述研究主要运用的是国家站的资料，对沿海的代表性较差，且上述研究相对分散，缺乏山东沿海大风的系统性分析。近年来，为了提高山东沿海海洋灾害性天气监测能力，山东省气象部门布设了一批浮标站、岸基站、石油平台站等，有效满足了对于山东沿海大风的监测预警能力。因此，运用更加精细和更具代表性的实况资料，对山东沿海风的分布特征进行分析，为山东沿海精细化大风预报提供气候背景，提高海上大风的预报准确率和精细率，减少因为海上大风天气造成的损失具有十分重要的意义。

2 资料与方法

2.1 山东省沿海精细化海区划分及代表站

图1 山东省海洋精细化预报海区及实况代表站

山东省气象部门根据山东省市级行政区划将山东省沿海0—10 km内分为12个精细化预报海区，并选取了相应的海区代表站进行预报服务工作（见图1）。代表站的选取兼顾该站资料的代表性和稳定性，尽量选取海上石油平台站、浮标站、海岛站和岸基站，其中蓝色站点为主代表站，绿色站点为备用代表站。

2.2 资料说明

本文所用的资料为2010年1月1日—2012年12月31日的逐时最大风速及风向资料，以主代表站资料为准，当主代表站缺测时以备用站为准，两者都缺测时为该时次资料缺测。通过业务应用，这些站点资料能够较好地代表山东沿海各海区的大风实况，具有较高的可用性。日界使用世界通用时间为20时—20时。

大风日数：某海区代表站一天内任一时次出现6级（≥10.8 m/s）级及以上大风记为一个大风日数。

3 山东省沿海风统计特征

3.1 山东沿海年大风日数

从图2的统计结果可以看出，山东沿海海区的大风日数具有明显的不同，其中威海东部沿海最多为65.6 d，烟台南部沿海最少仅有3 d。总体而言，主要分为3个区域，威海北部、威海东部和威海南部沿海各级大风日数都为最多。滨州北部、东营北部和东部、潍坊北部、烟台西部和北部沿海大风日数相差不大；烟台南部、青岛和日照沿海大风日数较上述海区大风日数偏少，主要是冷空气穿过山东，经过地面的摩擦效应冷空气势力减弱，风速减小。总体而言，山东沿海大风日数是北部海区多于南部海区，东部沿海多于西部沿海。

值得注意的是烟台南部沿海近三年大风日数比其他海区明显偏少，由下文可知风速分布和大风持续时间也表现出相同的特征。经分析这可能是因为山东半岛属于丘陵地形，地表起伏较大，烟台南部沿海地处山东半岛的南部，除东到东南风外，该海区受复杂的陆地下垫面影响较大，而我省海区大风主要是冷空气影响的偏北大风，只有次数较少的江淮气旋等天气系统影响山东时，山东半岛南部处于气旋前部，容易产生东南大风。另外，从图3可以看出，在南风时烟台南部沿海风力和其他海区相差不大，甚至大于滨州北部沿海。因此，在海区精细化预报中一次大风过程对各海区造成的大风影响差异较大，且需要考虑到不同风向影响时不同下垫面对海区大风的影响。

从季节分布来看（见表1），山东沿海海区的大风具有明显的季节变化特征，9月份以后，随着冷空气的影响，山东沿海各级大风日数开始明显增多，其中12月份大风日数最多，4月份随着冷暖空气交汇频繁，大风日数较多。从5月份开始，随着冷空气势力的减弱，大风日数虽较多但强度减弱，以6级风为主。6—8月份是山东沿海风力最弱的时段，除沿海强对流及台风影响外，无7级以上的大风出现。

3.2 山东沿海风速分布

由图3可以看出，山东沿海平均风速的分布类型和大风日数相似，山东东部海区平均风速最大，大约在7 m/s左右，山东西部海区在5 m/s左右，山东南部海区最小在4 m/s左右，其中烟台南部海区最小在3 m/s以下。大多数海区北风较南风大0—1 m/s之间，但东营北部沿海南风比北风大0.5 m/s。

表1 山东沿海大风日数季节分布特征

图2 2010—2012年山东沿海年大风日数统计

图3 山东沿海平均风速分布

图4 山东沿海大风风速分布

为了比较发生大风过程时山东沿海的风速差异，选取2010—2012年间的262次山东沿海大风过程。当一个海区出现8级以上大风或者出现7级大风并且持续时间在6 h以上的定义为一次强大风过程，共50次；当一个海区出现7级以上大风或者出现6级大风且持续时间在6 h以上的定义为一次较强过程，共65次；当一个海区出现6级以上大风且持续时间在6 h以内的定义为一次一般过程，共150次。我们选取每次过程每个海区的最大风速进行平均，由图4可以看出，当发生强大风过程时，威海东部沿海风力最大可达7—8级，山东南部海区风力为6级，其他海区6—7级。较强大风过程时风力降低一级，一般过程时风力再降低一级。由此可见，当发生大风过程时，风速相差更大。

3.3 山东沿海最大风速极值分布

从山东沿海的风速极值来看（见表2），最大风速极值出现在2012年8月28日13时威海东部沿海为30.8 m/s（11级），主要受台风“布拉万”影响。由上表可以发现，当有台风特别是台风中心移过时，可以对山东沿海造成特别大的风雨影响，平均风力可达11级以上。另外山东沿海受冷空气的影响最多，但从各海区风速极值来看，一般不会达到10级以上的风力（24.5 m/s），当冷空气配合有地面气旋发展时对山东沿海造成的大风远比只有冷空气时大。另外，强冷空气影响产生的极大风速一般都发生在冷暖空气交汇剧烈的春秋季节，因此在春秋季节更应该注意海上大风的产生。另外沿海强对流产生的短时大风也是需要注意的一个系统，山东南部海区受气旋的影响较为明显，强烈发展的江淮气旋也可能会为南部海区带来8级以上的南北大风。

3.4 山东沿海大风持续时间

持续性的大风天气对于海上生产活动产生了严重的影响，并且可能产生更为重大的灾害，例如增加海上事故的救援难度等。表3显示了山东沿海大风过程（≥10.8 m/s）持续时间的发生次数。由表3可以看出，除威海北部、威海东部和威海南部沿海外，其他各海区大风的持续时间一般在12 h以内，青岛和日照沿海一般在6 h以内，2012年1月20日19时开始威海东部海区最长出现过持续56 h的大风天气。

3.5 各海区风向分布特征

从季节分布来看（图略），山东沿海大风风向受季风影响季节性明显，偏南大风时次明显少于偏北大风时次。除5—8月份外，都以偏北大风为主，其中偏北大风最多的月份为11—2月份。从3月份开始，偏南大风开始迅速增多，以4、5、11、12月份最多，9、10月份几乎没有偏南大风出现。

表2 山东沿海海区风速极值及影响系统

表3 山东沿海海区大风最长持续时间

图5 山东沿海大风风向分布

通过分海区统计表明，山东12个沿海海区发生大风时风向分布主要分为三个特征，滨州北部、东营北部和东部、潍坊北部、烟台西部沿海主要大风风向为北到东北风，烟台北部、威海北部、东部和南部沿海主要为北到西北风为主，烟台南部、青岛和日照沿海南大风居多（见图5）。

4 结论

通过2010—2012年山东沿海12个海区逐时最大风速、风向统计分析发现：

（1）山东省12个沿海海区根据风的分布特征可以分为三大海区。山东西部海区，包括滨州北部、东营北部和东部、威海北部、烟台西部沿海；山东东部海区，包括烟台北部、威海北部、威海东部和威海南部沿海；山东南部海区，包括烟台南部沿海、青岛沿海、日照沿海。三大海区在风速、风力、大风日数、大风持续时间等方面具有相同的分布特征；

（2）山东东部海区平均风速最大，大约在7 m/s左右，山东西部海区在5 m/s左右，山东南部海区在4 m/s左右，其中烟台南部沿海最小在3 m/s一下。大风天气系统影响时风速相差更大；

（3）烟台南部沿海作为一个特殊的预报海区，全年基本无6级以上大风出现，平均风速较低；

（4）山东东部海区无论从平均风速、大风日数和大风的持续时间和强度都为全省最高；

（5）山东沿海海区的风力差异较大，在一次大风过程的预报中，预报同一量级是不合适的，需要更加精细的预报量级把握；

（6）本文为山东沿海精细化大风预报提供了重要的气候背景参考。但由于使用资料时间较短，得到的结论有局限性。

[1]曹钢锋,张善君,朱官忠,等.山东天气分析与预报[M].北京:气象出版社,1988.

[2]高瑞华.渤海海峡大风的气候特征分析[J].海洋预报,2008,25(3):7-15.

[3]王日东,姜俊玲,郭卫华,等.渤海海峡海岛站与沿岸站大风对比分析[J].海洋预报,2010,27(2):22-29.