龙口海洋站风况特征分析

田天，高大鲁，郑克芳，于梦璇

（1.国家海洋局北海信息中心 青岛市 266061；2.国家海洋局第一海洋研究所 青岛市 266061）



龙口海洋站风况特征分析

田天1，高大鲁2，郑克芳1，于梦璇1

（1.国家海洋局北海信息中心 青岛市 266061；2.国家海洋局第一海洋研究所 青岛市 266061）

摘 要：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。

关键词：龙口海洋站；风况；大风

风是重要的气象要素，风力可以直接作用在海洋工程建筑物上，也可以通过作用在水面上形成的波浪、海流以及增减水对海洋工程规划、设计产生重大影响。

渤海的风场具有典型的季风特征，冬、夏季的主风向几乎有180°的变化［1］。冬季受亚洲冬季季风影响，北方冷空气频繁南下，全海区以NW向风为主；夏季受大陆低压和西太平洋副热带高压的影响，以S-SE向风为主，风速比冬季明显要小；秋季和春季属过渡季节，风向多变，风速比冬季小，比夏季大。

大风是海洋最重要的危害性天气之一，大风如遇上天文大潮，通常形成风暴潮，引起海水倒灌，淹没大片土地。恶劣的大风天气给航运交通、港口建设、海上作业、水产养殖以及人民生命财产安全带来巨大的危害。受暖温带大陆性季风气候的影响，渤海一年四季均有大风天气发生，有些学者［2-6］对黄、渤海大风的分布规律、影响系统、天气过程以及预报方法进行了论述。吴曼丽等［7］对黄渤海北部沿海大风的时空变化特征进行了分析，张志华等［8］对黄渤海大风频次气候态特征和年际变化特征进行分析，高瑞华等［9］利用烟台、大连等6个沿海站31年的历史资料，对渤海海峡大风的气候特征进行了分析，王日东等［10］对海岛站与沿岸站大风进行了对比分析，更加准确地反映了渤海海峡大风的气候特征。

本文利用龙口海洋环境监测站（以下称龙口海洋站）2007年逐时10 min平均风速、风向资料对平均风和6级以上大风进行了分析，为进一步归纳总结渤海海区的风况特征提供重要的参考依据。

1　　资料说明

龙口海洋站前身是“黄县龙口海洋水文气象站”，由山东省气象局1959年10月建立，于1962 年10月更名为“黄县龙口海洋水文气象服务站”，1996年1月更名为“国家海洋局北海分局龙口海洋站”，现位于山东省龙口市龙港开发区，隶属于国家海洋局北海分局，归国家海洋局烟台海洋环境监测中心站直辖，测站位置见图1。本文在进行风况分析时采用的是龙口海洋站2007年1月至12月间的逐时平均风速、风向等气象资料，资料的观测标准和精度均符合《GB/T14914-2006海滨观测规范》的要求，资料的采样频率为3 s/次，记录每1 min的前10 min平均风速和相应风向，将整点前10 min的平均风速和相应风向作为该整点的风速和相应风向值，最大风速亦是10 min的平均风速。本文所讨论的风速均为10 min的平均风速。

图1 龙口海洋站位置示意图

2　　结果分析

本文对龙口海洋站的风况分析结果包括了2007年平均风速及其对应的风向，最大风风速及其对应的风向，6级以上大风的平均风速及其对应的风向，6级以上大风出现的日数及其出现频率。最大风速是海洋工程规划设计所需要的重要气象动力因素，年内大风出现的日数是计算影响海洋产业作业日数的依据之一。

2.1平均风速及其风向

通过对2007年龙口海洋站气象资料的统计分析，对平均风速的月变化规律，各月及全年各风向上平均风速的特征，以及风向频率的季节变化规律进行了分析和归纳总结。

2.1.1平均风速

图2给出了2007年龙口海洋站平均风速月变化，7月份平均风速大小处于3级风风速范围的上限5.4 m/s，其他月份的平均风速大小均处于4级风风速范围的中下部。平均风速的变化规律基本上是1-2月和6-9月两个波谷以及3-5月和10-12月。两个波峰，但在两个波峰中风速特征存在差异，4月份风速比相邻月份的风速略有下降，11月份风速相比相邻月份的风速增强。

图2　　龙口海洋站2007年平均风速月变化

表1给出了龙口海洋站2007年各月及全年各方向上的平均风速值。由表1可见，2007年龙口海洋站11月份、3月份和5月份平均风速最大，为7.0 m/s，其中11月份NE向风平均风速最大，为10.0 m/s，NNE向风次大，为9.3 m/s，NW，WNW以及N向风平均风速也较大，平均风速分别为8.2 m/s、8.0 m/s和7.4 m/s。3月份N向风最大，为13.1 m/s，NNW和NNE向风较大，为9.5 m/s和8.7 m/s，NE和S向风也比较大，分别为7.5 m/s和7.2 m/s。5月份，各个方向平均风速相差相对小。7月份平均风速最小，为5.4 m/s，该月NNE向风最大，为7.0 m/s，S向风次大为6.7 m/s，WNW向风最小，平均风速为2.7 m/s。从全年来看，该海洋站年平均风速为6.4 m/s；平均风速最大的风向为NW向风，平均风速为8.1 m/s，其次为NE和NNE向风，平均风速为7.4 m/s；E向风平均风速最小，为2.8 m/s。

2.1.2平均风速对应的风向

龙口海洋站受季风影响，风向频率分布呈现显著的季节变化。冬、夏季的主风向几乎有180°的变化。冬季偏北风较多，夏季偏南风较多。根据2007年龙口海洋站全年的逐时风资料统计，全年常风向为S向，其平均风速为6.9 m/s，次常风向为NE向，其平均风速为7.4 m/s，两个风向发生频率之和达到36.7%。NNE向风的频率相对较大，为7.2%，ESE向风最小，频率只有1.5%。在4-7月份，S向风的强势特别显著，6月份S向风发生频率达到35.8%；从8月份开始，偏北向风的发生频率逐步增加。

表1　2007年各月及全年各方向上的平均风速值（单位：m/s）

表2　2007年各月及全年各方向上的最大风速值（单位：m/s）

由图3可看出，冬季（1月份）偏北风较多，其中N向和NNE向风频率最大，分别为13.2%和11.4%；ENE-SE各向风频率最小，只有0.3～2.3%。春季（4月）偏南风较占优势，SSE-SSW 3个方向的频率和为38.1%，其中S向风频率达到24.7%，ESE以及W向风的频率最少，只有1.4～1.7%。夏季（7月）东北风和偏南风较多，S向风频率达到26.1%，NE向风频率为20.8%。秋季（10月）偏北风增多，NW-NE 5个方向的频率和比夏季增加10.0%，偏南风减少，SSE-SSW 3向的频率和下降14.5%。

2.2最大风风速及其风向

由表3可知，龙口海洋站2007年3月份最大风速值最大，为25.5 m/s，为N向风，风力10级，该月NNE向风以及NNW向风最大风速值次之。6月份最大风速值最小，为13.7 m/s，为S向风，该月NE及NNE向风的最大风速值次之。除6月份，其它各月的最大风速值风力皆为7级或8级别以上。从全年来看，该海洋站2007年16个方向中N向最大风速值最大，NW-NE向最大风速值次之，均大于20.0 m/s，偏南向最大风速值较小，而偏西向和偏东向的最大风速值最小。

2.36级以上大风的风况

6级以上大风是指10min平均风速大于10.8m/s的大风，大风日是指当天只要出现一次以上6级以上大风便称为大风日，大风日数是指大风日出现的数量，大风频率则是由逐时风资料统计得出的结果。

图3　　龙口海洋站2007年1月、4月、7月、10月及全年的风速风向玫瑰图

2.3.16级以上大风的平均风速

经计算，6级以上大风的全年平均风速值为13.3 m/s，由图4可知，6级以上大风的月平均风速值多为6级，其中3月份6级以上大风平均风速值最大，为14.8 m/s，风力为7级。大风风力以6级风居多，占大风总次数的67.7%，风力越大占大风总次数的比率越小，7级风占大风总次数的25.3%，8级以上大风只占大风总次数的5.3%，10级以上大风只有3月出现过。从各月情况来看，6-7级大风占各月大风总次数的比例都在87%以上（除3月份外）。

图4　　龙口海洋站2007年6级以上大风平均风速月变

2.3.26级以上大风的频率和风向

表3　2007年各月各风向上6级以上大风频率（单位：%）

表3给出了各月各风向上出现6级以上大风的频率。由表3可见，龙口海洋站2007年所有月份均出现6级以上大风。从大风频率来看，该海洋站11月、12月、4月6级以上大风频率较高，分别为16.0%，15.7%和13.1%；6月、7月和8月6级以上大风频率较低，分别为0.8%，3.1%和3.9%，该海域秋冬季大风时间多，夏季大风时间较少。从表3还可以看出，该海洋站大风风向主要为NW，N，NNE，NE，S，出现频率分别为1.3%，1.1%，1.4%，2.7%和1.2%，大风出现最少的方向为E，ESE，SE，出现频率为0。不同月份大风的主要风向不同，11月份大风风向主要是NE，NNE和N向，12月份大风风向主要出现在NW和NNW向，而4月份主要大风风向为S和NE，其他各月大风风向可详见表3。

由图5可看出，全年大风的主导风向为NE，NW-NNE以及S向，其中冬季受大陆冷高压控制，冷空气不断南下，造成偏北大风，以NW，NNW向大风为主；春季冷暖空气交换，偏北大风和偏南大风交替出现，S向大风4月最盛；夏季不仅是N向大风最少的季节，同时也是一年中大风最少的季节；秋季以NE，NNE向大风为主。从四季大风的风速风向玫瑰图来看，冬季（1月）大风的主导风向为偏北风，NW-NNE占大风总次数的80.0%；春季（4月）S向大风开始占主导地位，SSE-SSW占大风总次数的52.1%，NE向大风也达到了34.0%；夏季（7月）大风的主导风向是NNE，占大风频率为60.8%，时有偏南大风出现，频率为12.9%；秋季（10月），偏北向大风占主导地位，N-NE向占大风总次数的85.8%，偏南向大风锐减至4.4%。

图5　　龙口海洋站2007年6级以上大风的风速风向玫瑰图

2.3.36级以上大风出现的日数及出现概率

从大风出现日数来看（图6），4月份、5月份和11月份大风日数最多，分别为19 d，17 d和15 d；6月、7月和8月份大风日数较少，分别为3 d，7 d和7 d；其他各月的大风日数均在9 d以上（图6）。从大风出现频率来看，各月出现大风出现频率平均为38.6%，即平均不到3天就出现一次大风，其中4月份大风出现频率最多，为63.3%，即平均1.6天就出现大风一次。有8个月大风出现频率超过30%，最少也有10%，6-8月大风出现频率都小于30%，最小值出现在6月，只有10%。

图6　　龙口海洋站2007年6级以上大风日数和出现频率

3结语

通过利用龙口海洋站2007年全年的10 min的平均风速、风向资料，对平均风速及其对应的风向、最大风速及其对应风向、6级以上大风风速及其对应风向以及6级以上大风出现的日数进行了统计分析，给出了龙口海洋站的风况基本特征，并得出如下结论：

（1）龙口海洋站的风呈现明显的季节特征，冬夏季主风向有180°的变化，冬季以偏北风为主，夏季以南风为主。平均风速月际变化呈现两峰两谷的趋势，1-2月和6-9月两个波谷以及3-5月和10-12月两个波峰，但在两个波峰中风速特征存在差异，4月份风速比相邻月份的风速略有下降，11月份风速相比相邻月份的风速增强。

（2）龙口海洋站的常风向为S和NE，S和NE向风占全年的百分比分别为19.5%和17.2%；龙口海洋站强风向为偏北风，NW-NE6个方向的平均风速为7.2-8.1 m/s，NE和NNE向6级以上大风的出现频率占全年的百分比分别为2.7%和1.4%。

（3）龙口海洋站E、ESE和SE向的平均风速与其他各向相比最小，其平均风速值仅为2.8～3.3 m/s；出现的频率与其它各向相比也最少，E，ESE，SE 3个风向合计，占全年的百分比仅为5.0%；6级以上大风的出现率为0。

（4）龙口海洋站大风的风力以6级为主，6级以上大风的年平均风速为13.3 m/s；出现6级以上大风的日数，春秋季较多，夏季最少；出现6级以上大风的月最高概率为63.3%，即平均1.6天就出现一次。

（5）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；3-5月和10-12月是大风出现频率最高的时段，同时大风风速也相对大，而6-8月两者都相对低；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。

参考文献：

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收稿日期：2016-02-21

基金项目：山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室开放基金 （201406）；国家海洋局北海分局海洋科技项目 （2016B10）。