渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析.pdf

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1、第28卷第6期2011年12月海洋预报MARINEFORECASTSV．01．28．No．6Dec．20ll渤海湾海域风况特征分析与海一陆风速对比分析张增海，曹越男，赵伟(国家气象中心，北京100081)摘要：利用1988年9月一2010年8月的渤海A平台观测资料统计了渤海湾海域的风况特征，对平均风速和6级及以上大风、8级及以上大风的年变化和风向频率进行了分析，得到该海域出现大风的时间和风向、风速特征。为了讨论海上和陆上风速的对应关系，利用相同时间段的渤海A平台站和塘沽气象站观测风资料拟合了两个站风速之间的经验公式。关键词：渤海湾海域；海．陆风速对比；粗糙度中图分类号：P732文献

2、标识码：A文章编号：1003—0239(2011)06—0033．071引言航海、海上工程设计和施工、船舶航运等对海洋上风和海浪的预报提出越来越高的要求，而海浪、风暴潮等海洋水文要素的数值计算和预报也迫切需要解决海洋风场的精确计算。然而复杂的海面结构、大气稳定度的影响以及风浪之间的动量、能量交换等都使得海上风的理论计算遇到很多困难。海上独特的地理环境使得在海面上布置观测站点很困难，特别是在我国，海上资料数量和质量较国外都有很大的差距。海上观测资料主要来源于有如下几种：卫星反演资料、船舶资料、浮标资料、石油平台和海岛资料等。卫星资料受卫星所携带遥感仪器和反演算法的影响，得到的海上风资

3、料质量有待提高。船舶观测风资料受船舶航行方向和速度以及船舶本身六自由度摇荡的影响，其质量也一直参差不齐。海上观测风场最好的就是浮标资料，国外发达国家的浮标投入使用时间较早，所取得的观测资料也很丰富。在我国，海洋部门和气象部门分别在近海海面上布设了一些浮标站点，但这些浮标站点较为稀少，资料的时间序列也很短。有些距离海岸较远海上石油平台(如渤海湾海域的渤海A平台)观测站积累了较长时间序列的资料，在现有条件下探讨平台站海上风与沿岸测站风的关系，并在附近海域推广使用，具有重要的现实意义。针对该海域海一陆风的关系已经做了一些可贵的研究，辛宝恒等n，和阎俊岳等口，对产生黄海、渤海大风的天气过程

4、、海陆大风对比特征进行了分析；井传才等【卅对青岛近海海陆大风进行了对比分析并得到回归方程用于该海域海上大风风力预报的参考；张新玲等州和郭进修等【51也分析了渤海海域海陆大风的差异。受观测资料的限制，以往研究中得到的定性对比结果在实际天气预报中并没有得到很好的应用。本文利用较长时间序列的海上和沿岸国家基本站的观测资料进行对比分析，拟合出了海上风和陆上风速对比的经验公式，以期在以后的海洋气象预报业务中得到试用和进一步修正。2资料和方法2．1资料情况根据渤海湾海域的地理位置和观测大风的代表情况，选用渤海A平台站(38。27fN，118。25’E，观测站高度19．0m)作为海上观测站点，为

5、了对比分析海上和陆上风风速关系，选择塘沽气象站收稿日期：2011—03一01项目资助：“公益性行业(气象)科研专项“黄渤海高影响天气预报中的关键技术研究”(GYHY201106006)”作者简介：张增海(1977一)，男，工程师，主要从事海洋气象预报工作。E—mail：zhangzh@cma．90v．cn海洋预报28卷(39。03IN，117043’E，观测站高度12．8m)作为陆上观测站点。两个站点都属于国家气象基本站。资料来源于国家气象信息中心全球地面天气报定时数据集，数据集中渤海A平台气象站资料收集了自1988年9月1日至2010年8月31日共22年的资料，观测时次为每日世界

6、时00时、06时和12时，对比分析中塘沽气象站亦采用与渤海A平台相同时次的观测资料。2．2大风、大风日数和风向频率的定义本文依据蒲福风力表，规定6级及以上大风是指平均风速≥10．8IIl／s的大风，一天当中只要出现一次6级及以上大风，当日便称为一个6级大风日；8级及以上大风是指平均风力三17．2州s的大风，同样，一天当中只要出现一次8级及以上大风，当日便称为8级大风日；大风日数是大风日的数目。。大风频率则是由各观测时次的资料统计的结果，大风频率定义为：某风向频率=(该风向观测次数／风向观测总次数)。本文中风向的统计采用16方位风向进行分析。2．3风速高度换算天气预报中、航海中和工程

7、中使用的风速一般是指10m高处风速值，需要将海上观测高度处风速换算到10m高处风速。近海面边界层中风速随高度变化服从对数分布规律M，，即：，，呵H=∑1n鲁(1)。KZ0式中U，为z高度处的风速，以为摩擦速度，K为卡曼常数，荪为粗糙度长度。由上式可以导出各高度实测风速换算为10m高处风速的公式为：耻％器(2)式中U。为10m高度处相应的风速，％为z高度处的实测风速，在海上粗糙度长度取Zn=0．003m【”。由上式把渤海A平台19．0m高度处的观测资料换算为10m高度处