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渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析 第28卷第6期 2011年12月 海洋预报 MARINEF0RECASTS V_01.28.NO.6 Dec.20l1 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;海一陆风速对比;粗糙度 中图分类号:P732文献标识码:A文章编号:1003—0239(2011)06—0033.07 1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.陆风的关系已经做了一些可贵的研究,辛宝 恒等…和阎俊岳等对产生黄海,渤海大风的天气 过程,海陆大风对比特征进行了分析;井传才等 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 玲等和郭进修等E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(38.27N,118.25E,观 测站高度19.0m)作为海上观测站点,为了对E匕分 析海上和陆上风风速关系,选择塘沽气象站 鉴誓暑盏:201益1-性03行-0,1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)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6o 作者简介:张增海(1977一),男,工程师,主要从事海洋气象预报T作.E-mail:zhangzh@cma-gov.c 34海洋预报28卷 (39.03N,117043E,观测站高度l2.8in)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gt;10.8m/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gt;17.2rrds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.,即: ,, =一tJ,In(1) Zo 式中为z高度处的风速,为摩擦速 度,K为卡曼