沿海大風

沿海大風一直是僅次於碰撞的海上重大事故，尤其是冬半年(指從10月起至第二年3月)發生風災的頻率更高，這主要與大風形勢的發生季節、強度、移動等有密切關係，必須引起海上作業的漁船警惕，對冬半年發生的大風形勢注意多收傳真天氣圖，多聽岸台天氣預報，及早做好預防工作，儘量減少風災海事的發生。

基本介紹

• 中文名：沿海大風
• 外文名：Coastal wind
• 描述：低壓、冷鋒後偏北大風等
• 套用：天氣預報
• 學科：氣象學

概念

長期的天氣預報實踐表明，沿海大風都是在某些特定的天氣形勢下產生的。通常有兩種情況：一種是天氣系統本身發展造成的大風，如低壓大風、冷鋒後偏北大風、颱風大風、雷暴大風、龍捲大風等；另一種是高、低壓系統之間相互配置造成某一部位氣壓梯度較大而出現的大風，如高壓後部的偏南大風。颱風大風、雷暴大風、龍捲大風等主要發生在夏半年，尤其是夏季，基於夏半年風災事故少，而且隨著氣象科技發展，諸如颱風等一般漁船能提前收到警報並做好避風準備，這裡不作具體分析。

根據舟山氣象台提供的天氣圖，對以下幾種影響我國近海地區的大風形勢進行分析，需要漁船引起注意：

(1)低壓大風。這類大風在春季出現最多，正在加深發展的低壓(低壓位於高空槽前且槽前有暖乎流)經常在我國北部或東部海區造成6級以上大風，大風可以是低壓前部的偏東大風、中部的偏南大風或後部的偏北大風。

(2)冷鋒後偏北大風。冬半年，當冷高壓南下(即冷空氣南下)時可出現很強的偏北大風，甚至寒潮大風，大風在冷鋒後高壓前部等壓線密集的區域，這類大風春季最多，冬秋季次之，夏季最少。

(3)高壓後部偏南大風。這是我國東部沿海地區常見的大風，偏南大風出現時地面形勢多為東高西低型，東部的高壓(通常為太平洋暖高壓)穩定加強，西部低壓加深發展(表現為高壓後部有強烈暖平流)，這類大風多在春夏季。

另外，對於在日本海附近作業的漁船還需要注意發生在日本近海的大風形勢：冬春季產生於台灣東北海面上的低氣壓開始形成時中心氣壓往往並不低(即低壓不強)，邊向東北方向移動邊發展，到達日本南部海面迅速加深(中心氣壓下降)，常伴有10級以上大風，隨後移速加快，大風範圍不斷擴大，天氣十分惡劣，航行於日本近海的船舶往往由於對此類低壓的迅速加強估計不足而發生海事；同樣，產生於黃海、東海的低壓移至日本海後也會迅速加深引起強勁的西南風，通常稱日本海低壓：若發生於黃海的低壓進入日本海並迅速發展同時發生於東海的低壓朝日本南部沿岸移動，兩個低壓接近並在北海道以東加深時常可達颱風強度，又稱之為雙低壓。因此，冬春季在日本海航行的漁船應特別警惕此類大風形勢，以避免海事發生。

浙江沿海大風的天氣氣候特徵

海上大風是浙江沿海常見的氣象災害之一，它會給海上航運、漁業生產、近海養殖和軍事活動等帶來嚴重影響或危害，甚至對人民民眾的生命帶來威脅。由於我國東南沿海毗鄰太平洋，海區遼闊跨越東亞季風區。而海洋氣象實測資料相對稀少，所以幾十年來島嶼站的氣象觀測資料相當寶貴，常用來代表浙江沿海海面的一些氣候特徵。因此，這些站的大風特徵對了解浙江沿海海區的狀況有一定實際意義。

資料處理

浙江沿海自北而南分布的島嶼上建著許多海洋氣象站，選取了浙江沿海不同緯度的嵊泅、嵊山、大陳、北麂和南麂5個站點，作為研究沿海風場變化的代表站點，這些站離岸的距離、海拔高度和地理狀況都不同，這些島嶼站積累了多年連續的風力觀測資料，作為參考來分別代表各海區的氣候概況，表1給出了台站的名字、位置和代表海區的名稱。

表1 沿海島嶼站與海區對照表

在此規定出現日極大風速大於等於7級為一個大風日，風向按照16方位來統計。根據浙江省海洋預報責任海區的劃分，將浙江沿海海域劃分為浙江北部與浙江中南部2個海區：浙江北部海區，北起長江口崇明島，南到浙江石浦，即125°E以西，31—29°N的海域；浙江中南部海區，北起浙江石浦，南到浙江蒼南，即125°E以西，29—27°N的海域(見表2)。

表2 我國東南沿海海域各海區劃分衰

大風特徵分析

（1）合成風的空間分布

為了更加清晰地了解海陸風力的平均分布狀況，筆者選用了1968--1996年秋冬季(11月至翌年3月)NCEP的合成風資料，統計出風速的分布。

圖1 1968--1996年11月一3月NCEP地面風矢合成圖

從圖1中可見，在海上從124°E30°N開始到120°E23°N有一條東北西南走向的大風核帶，這個大風核帶的平均風速達6.5m/s多，與所有島嶼站的年平均風速為6.8m/s相近。但海上風力並不是一直向外遞增，在25°—30°N的外海，即125°—126°E以外風力是遞減的。

在沿海區域大風的密集梯度幾乎和海岸平行，向內陸快速遞減，各島嶼站在圖1中的分布看，浙江的大陳、南麂站處於大風核的邊緣地帶，浙江的北麂站處於大風核迅速減小的邊緣地帶，其他各站均處於大風核迅速減小的密集梯度地帶。所以必須明確每一個站的代表性是不一樣的。

（2）各級大風頻率及風向分布

以嵊泗站代表浙北沿海，統計結果表明浙北沿海平均每年出現8級以上大風119d，9級以上大風51d，10級以上大風14d。偏北大風略多於偏南大風，偏西大風很少。在各級大風中，以NNW—NNE大風最多，SSE—S大風次之。在8級風中NNW—NNE向大風占40%，SSE—S向大風占35%；在9級風中NNW—NNE向大風占39%，SSE—S向大風占37%；在10級風中NNw—NNE向大風占36%，SSE—S向大風占19%。

以大陳站代表浙中南，統計結果表明浙中南沿海平均每年出現8級以上大風103d，9級以上大風33d，10級以上大風9d。偏北大風占了絕大多數，偏西大風幾乎沒有。在各級大風中，以N—NNE大風最多，SSW--SW大風次之。在8級風中N—NNE向大風占75%；在9級風中N—NNE向大風占65%；在10級風中N—NNE向大風占47%。

造成海上大風的天氣系統

造成海上大風的天氣系統有熱帶氣旋、冷空氣、低氣壓和倒槽等，熱帶氣旋影響相對簡單，在這裡著重討論冷空氣、低氣壓和倒槽三種天氣系統的影響。

（1）冷空氣

冬半年北方冷空氣南下東移，由冷高壓帶來的冷空氣南下是造成東海區冬半年沿海大風的主要影響天氣系統，一般風力都可以達到6—8級，強冷空氣或寒潮可達到9級以上。冷空氣大風又可分為中路、東路、西路三個類型。中路型有三種情況：二槽一脊、一槽一脊及平直環流。東路型除橫槽加深外，東亞低槽加深也可導致冷空氣南下路徑偏東。西路型多為一脊一槽型，高空呈西北氣流或新疆有高壓脊發展。

（2）低氣壓

低氣壓的生成與發展，東移人海，往往誘導北方冷空氣快速南下，形成密集的氣壓梯度，風力較強，同時伴隨著南大風轉北大風過程，歷年來重大的海損事故多由這一系統造成，由於低氣壓發生髮展的位置不同，有黃渤海低壓，江淮低壓，東海低壓等稱謂，黃渤海低壓在冬、春季的12—3月較多，也有在4—5月份的，北大風的風力更大，可達9級以上。漁船避風都存在著轉港問題，時機掌握不好，極易產生碰撞翻沉事故。其中以1959年4月11日的長江口低壓進入呂泗洋洋面後發展加深，出現東到東北強大風，風力達8—10級，陣風11級以上，漁船損失慘重，沉船278條，死亡1479人，成為建國以來最為嚴重的一次海損事故，即“呂泗洋事故”。

（3）倒槽

由江西倒槽東移人海或東海沿海發展起來的倒槽，若與大陸南下的冷高壓相結合，形成密集的氣壓梯度，偏北大風加強，有時風向略偏東，此類風一般風力為6—7級，陣風8級，若與外海北上的颱風相結合，風力可達7—8級，陣風9—10級，多數為偏北大風，少數為偏東大風。

研究結論

綜合以上分析可以發現，浙江沿海大風具有一下氣候特徵：

（1）浙江省沿海的大風發生頻率較高，年平均大風日數在88—171d，各海區的平均在125—130d，全年約有有1/3日數為大風日；浙北沿海大風El數要略多於浙中南沿海。

（2）從大風El數月際分布可以看出，大風主要集中在秋冬季(每年11月至翌年3月)，其次是夏季(每年的7—9月)。各站累年各月最大風速的極值都在7—9月，且最大風速基本在12級(32.6m/s)以上，這與熱帶氣旋的活動影響有密切關係。

（3）在大風的風向分布中，浙北沿海偏北大風略多於偏南大風，各占1/2左右，以NNW—NNE大風最多，SSE--S大風次之；浙中南沿海偏北大風占了絕大多數，約占3/4左右，以N—NNE大風最多，SSW—SW大風次之。

（4）大風的分布在海上存在一條東北西南走向的大風核帶，在沿海區域大風的梯度幾乎和海岸平行，呈從沿海向內陸快速遞減的態勢。

（5）浙江沿海大風的季風特徵明顯，浙江沿海冬半年大風多為冷空氣大風，春季及初夏大風多為低壓、倒槽引起，夏季大風主要是受熱帶氣旋影響產生，浙中南沿海尤為明顯。

中國沿海大風陣風係數特徵分析

現階段對大風災害的研究主要集中於某工程點某重現期設計風速的取值計算上，對中國沿海8級及以上大風的陣風係數探討很少。氣象行業定義最大陣風風速與最大10min平均風速之比為陣風係數。考慮到8級及以上大風對工程設計影響較大，為此本文利用中國沿海五個氣象站近三十年的大風日資料來分析沿海大風的陣風係數特徵。

根據中國沿海氣象站的分布情況，現選取山東成山頭氣象站、江蘇南京氣象站、福建廈門氣象站、廣東汕尾氣象站、海南海口氣象站共五個氣象站作為資料來源。從北端處於溫帶季風氣候的成山頭氣象站到處於熱帶季風氣候的海口氣象站，從在寬闊低地上的南京氣象站到在沿海小山丘上的廈門氣象站，從距離海岸線有一定距離的南京氣象站到直面廣袤海洋的汕尾氣象站，總的來說選取較為合理，可以作為本次研究的參考站。

沿海大風基本特徵

從五個氣象站共30年的逐日風力數據中選出有效大風日（風力數據未缺測且日極大風速≥17.2m/s）共3774個，其中成山頭、南京、廈門、汕尾、海口分別是2674個、159個、553個、183個、205個。這3774個有效大風日數據來自中國氣象科學數據共享服務網，可靠性高。

對沿海這五個氣象站，大風年際分布有一定差異。五個氣象站1991～2000年年平均大風日數都比1981～1990年要少，下降幅度最小的是汕尾站僅8.9%，下降幅度最大的是海口站達74.6%。成山頭站與海口站2000～2010年大風日數相比於1991～2000年都略有上升，其餘三站則有所減少，南京、廈門、汕尾三站分別減少62%、61%、42%。

對這五個氣象站，大風年內分布不同。成山頭站大風主要在冬季，夏季較少，其餘四站則是夏季相對較多。汕尾、南京兩站都以7月份大風日數占比最大，分別占到了25%和20%。海口站則以10月份大風日數占比相對最大，約為20%。廈門站逐月大風日數分布相對最為平緩，峰值在8月，占比約15%。

在五個氣象站的大風中，風力等級集中於八九級，8級大風占比都超過了50%，而南京站更是超過了80%。12級及以上大風海口與汕尾兩站都超過了3%，而成山頭站為1.0%，南京站則無12級及以上大風。

陣風係數特徵

（1）不分風力等級的統計特徵

將3774組大風日數據組的極大風速與最大10min平均風速算比值，得到該大風日的陣風係數，以字母R表示。每一個數據組得到一個R值，再將R值由小到大進行排序，以0.1為分區區間，R值分布比例如圖2所示。

圖2 五個氣象站區間R值百分比分布圖

由圖2可知，成山頭站R值最為集中，區間[1.2，1.3]、[1.3，1.4]分別占比達38%、30%，而在[1.6，4.0]區間占比還不到4%。南京站出現較為明顯的雙峰現象，區間[1.5，1.6]為最高峰值達17%，還有一個高峰值在區間[1.8，1.9]中。廈門與汕尾站R值分布百分比曲線非常相似，兩站的R值最大百分比都在區間[1.7，1.8]中，且都為16%，廈門、汕尾站在區間[1.4，2.0]中都為79%，可見在中國東南部沿海陣風係數非常相似。海口站R值區間最為分散，除區間[1.7，1.8]、[1.9，2.0]占比等於10%外，其餘各個相隔0.1的分布區間占比都小於10%，由此可見中國南部沿海的陣風係數分布並不集中。

五個氣象站平均R值除了廈門與汕尾兩站較為接近外，其餘三站都有一定差異，從成山頭站的1.325到海口站的2.098，從中國沿海由北往南逐漸增大。五個氣象站的最小R值都在1.4以下，其中以成山頭站最小R值1.041為最小；五個氣象站的最大R值都在2.5以上，其中以海口站最大R值3.788為最大。

（2）區分風力等級的統計特徵

對於這五個氣象站的8級大風，最小R值變化範圍為1.061～1.327，成山頭站最小，海口站最大。9級大風最小R值變化範圍為1.041～1.393，可見8級大風和9級大風的最小R值區間範圍基本一致。10級及以上大風，最小R值變化範圍為1.056～1.567，成山頭站最小，海口站最大。綜合各站不同風力等級的最小R值，最大R值大體上隨著風力等級的逐步增大而上升。

對於五個氣象站8～9級大風的最大R值，變化範圍為2.467～3.520，低值、高值分別在南京站和廈門站。10級及以上大風，最大R值變化範圍為1.643～3.789，南京站最小，海口站最大。綜合各站不同風力等級的最大R值，除12級及以上大風外，最大R值隨著風力等級的逐步增大而下降。

五個氣象站不同大風等級的平均R值如圖3所示。由圖3可知，對於8級與9級這兩個大風等級，在中國沿海越往南，平均R值就越大。對於10級與11級這兩個大風等級，除個彆氣象站外，也是越往中國沿海南部，平均R值越大。12級及以上大風除了南京未出現外也是由北往南逐步增加。總的來說，在不同風力等級情況下，中國沿海大風的陣風係數平均值基本呈現由北往南逐步增加的特性。

圖3五個氣象站陣風係數平均值隨風力等級變化圖

（3）考慮大風成因的統計特徵

五個氣象站3774組大風日數中因熱帶氣旋影響而形成大風的占11%，其中汕尾站55%的大風是因熱帶氣旋的影響，占比最大，而成山頭站卻僅有1%的大風是由於熱帶氣旋影響而成，占比最小，考慮大風成因的陣風係數平均值統計表如表3。

從表3可知，除成山頭站外，其餘四站受熱帶氣旋影響形成的大風的陣風係數均值略小於未受氣旋影響形成的大風的陣風係數均值。同時，不論是否受熱帶氣旋的影響，陣風係數均值都呈現沿中國海岸由北往南逐漸增加的特性。

表3考慮大風成因的陣風係數平均值統計表

研究結論

經過對中國沿海五個氣象站3774個大風日數據進行分析，可知陣風係數的最小值都在1.4以下，最大值都在2.5以上，平均值沿中國沿海呈現由北往南逐漸增大的特徵。對於中國沿海大風，不同風力等級的陣風係數平均值也基本由北往南逐步增加。一般受熱帶氣旋影響形成的大風的陣風係數均值會略小於未受熱帶氣旋影響形成的大風的陣風係數均值。

以上結論為進一步研究中國沿海大風特性提供了參考。但是中國沿海地域遼闊，地形條件、氣候條件都有一定的差異，而本文僅引用了五個沿海氣象站的三十年大風資料，資料的有限性使得結論的可靠程度還有待進一步驗證。