渤海大风统计特征及物理机制分析

【摘要】：渤海位于我国海域的最北部，为一个近封闭的浅海。由于其特殊的地理环境，一年四季都会出现大风天气。由气旋、寒潮和冷空气造成的渤海大风，对舰艇、渔船、海港工程建筑、沿岸经济等都会造成严重影响。 本文利用1991-2000年地面天气图，参考北海舰队辖区地面观测站气象月报表纪录。对渤海及黄海北部沿岸大风进行了统计分析，找出了产生渤海大风的冷锋、温带气旋、热带气旋三种主要天气系统。并对其时空分布特点及影响渤海时前期高空环流背景的调整演变进行了分析。总结出冷锋、气旋影响渤海时的地面天气模式。利用天气学及诊断分析相结合的方法，对三次典型的大风天气过程进行了分析，提出了渤海大风天气发生和维持的动力学机制。 统计分析表明，渤海具有季风明显的特点。风向季节变化明显，冬季多盛行西北风，夏季盛行东南风。海面上风的日变化恰与陆地相反，下午出现最小值，半夜至清晨最大。海上风速一般比沿岸陆地要大，并且离岸愈远，风速愈大。 春秋季渤海海面东北大风平均风速最大中心位于渤海中、西部，为14m／s。且沿岸风速春季大于秋季；渤海海面西北大风平均风速春季小于秋季，秋季最大中心位于渤海西部，为16m／s。春季渤海及其沿岸偏南大风平均风速多数较秋季大，最大中心位于渤海中西部，为12m／s；且春季渤海北部沿岸及一些岛屿站偏南大风的平均风速较海面要大。渤海以上不同风向大风的分布特点与海陆温差、海气温差及地形有很大关系。 影响渤海的冷空气大风主要发生在11-12月，平均每月达5-6次之多。并以西路、西北路和北路三种主要路径影响渤海。其中西北路发生的频率最大。根据天气形势分析，又可分为小槽发展型、西来低槽发展型、横槽型。小槽发展型是影响渤海最多的一种类型，西来低槽发展型仅次于小槽发展型，但是影响程度最弱。横槽型是影响渤海次数最少的，但也是最强的一种类型。 对于冷空气大风，300hPa高空急流及高空槽前正涡度平流的存在、垂直方向上冷平流的大小及地面变压的大小起主要作用。高空深厚且较强的冷平流在垂直方向上控制了对流层中下方，使大气层结不稳定，有利于动量下传加大地面风速。冷平流使锋后出现了较大的正变压中心，变压风亦加强了地面风速。高空槽前较 渤海大风统计特征及物理机制分析 强的正涡度平流，促使地面气旋的生成和发展。当气旋和冷高压共同作用，渤海 处在强大的气压梯度控制之下，出现强风天气。 影响渤海的温带气旋以东北低压影响次数最多，主要发生在春、秋两季，5 月发生频数最大;黄河气旋次之，主要发生在初春和夏季，6月发生频率最大; 江淮气旋最少，主要发生在春季，3月发生频率最大。以上三类气旋的形成和发 展有许多共同之处。东北低压和蒙古气旋发生发展相同之处是(l)地形起了一 定作用;(2)槽前等高线呈明显的疏散状，且暖平流很强，而槽后冷平流也很强。 并有一个明显的温度脊落后于高度脊。(3)两气旋产生的渤海偏北大风常常是和 入海高压共同影响造成的。江淮气旋是南支锋区上发展的高空槽对应地面图上产 生的波动，只有与北方冷高压配合时才能产生渤海偏北大风。 气旋的产生和发展与复杂多变的环流形势、地形等密切相关。高空疏散槽前、 暖温度脊以及下垫面的非绝热加热，有利于地面气旋的产生。高空急流的发展以 及北支急流径向度的加大，易使气旋的强度及路径发生异常变化。SO0hPa高空槽 前深厚而较强的正涡度平流、气旋中心高空的净余辐散是地面气旋发生发展的主 要动力因子。 影响渤海的热带气旋52年共计13个，平均每四年一个，影响时间主要集中 在7一8月。中心最大风速3Om/S，平均风速18m/s。根据影响渤海的热带气旋路 径特点，将其分为登陆转向型、北上登陆型、近海西折型三种类型。热带气旋因 在北上过程中斜压性增强，往往会获得重新发展的机会。 热带气旋只有北上才能影响渤海并产生渤海大风。当副热带高压位置偏北、 偏西，西风槽较弱时，热带气旋易北上影响渤海。通过研究发现，一些物理量场 的分布也影响着热带气旋的移向。热带气旋在移动中，偏离氏最大中心4一5个纬 距，和氏中“合的移向基本一致;和暖平流中心、正涡度大值中心的移向一致。热 带气旋登陆后，随着下垫面的改变强度逐渐减弱。当北上再次进入渤海后强度有 所加强。在北上中，由于中纬度弱冷空气的加入，造成或加剧斜压不稳定，斜压 位能转换为动能，是引起热带气旋变性发展的原因。对流层高层辐散及正涡度平 流是气旋发展的主要动力因子。