“2010-04-21”江淮气旋出海对东部沿海的风浪影响分析*

梁晓红,彭 模,韩 雪

(江苏省海洋环境监测预报中心 南京 210036)

“2010-04-21”江淮气旋出海对东部沿海的风浪影响分析*

梁晓红,彭 模,韩 雪

(江苏省海洋环境监测预报中心 南京 210036)

受江淮气旋入海和冷空气共同影响,2010年4月21—22日,东部沿海出现7～9级偏北大风。近岸影响区域出现3.5 m的最大波高。通过天气图结合风力和波高分析发现,气旋出海后引导后部冷空气南下,大的气压梯度形成海上大风和大浪,是海洋预报中需要重点关注的区域。

江淮气旋;冷空气;梯度风;波高

东部沿海的海洋灾害主要由台风、冷空气和出海气旋引起,前两者均具有形成时间早,发展过程长,路径可预测的特点,而出海气旋由于尺度较小,发展迅速,不易受人关注,预报难度也较大,尤其是气旋在海上强烈发展并与高压系统配合时,可造成突发性大风,这种大风来得非常迅猛。虽然范围不是很广,维持时间不是很长,但对海上作业安全威胁很大,江苏省每年都有因为出海气旋而造成的海难事故,经常有人员伤亡。

近年来,对北太平洋温带气旋进行统计学和气候学的研究已经相当多,特别是对温带气旋的发源地、移动路径等问题也有了很充分的论述[1],但对于出海气旋对沿海风浪的影响分析与探讨的不多,本文专门就一次江淮气旋出海并配合冷空气南下的过程进行分析和研究,并且结合气旋影响时的风力、海浪特征,探讨总结了受气旋影响时,海洋预报应重点关注的预报区域以及海上作业船只规避的着眼点,希望有助于大家对这一类型的海洋灾害的把握和预测。

温带气旋出海后,从暖湿的海面上获得大量的能量,加之下垫面的摩擦力比在陆地上小得多,因而常常迅速发展加强。由于我国陆地和近海范围内的温带气旋一般强度较弱。故在温带气旋活动过程中由自身强度造成海域大风者较少;而根据以往研究,由温带气旋和附近高压相结合造成气压梯度加大可以产生大风,也就是与环境形势场关系密切[2]。本次江淮气旋即是与冷空气相配合,在气旋出海离岸后,冷空气南下,气压梯度大造成海上大风大浪的过程。

1 系统分析

1.1 地面天气图

20日4时四川盆地已有低压生成,此时,北方有一股冷空气,但尚在40°N以北,整个东部沿海处于西南暖湿气流控制下,8时湖北一带有新的低压生成,合并之后低压发展迅速,至20日17时中心最低气压达到99.3 kPa,此时冷空气也已扩散南下,东部沿海气压梯度加大,低压移动缓慢但倒槽东伸明显。

21日11时,低压在东伸过程中分裂为2个,前支在西南气流的推动下向东北方向移动,由23°N北跳至32°N,于21日20(图1)时从长江口出海,此时海上的气压梯度达到最大,之后气旋向东移动,强度大体维持,于22日11时(图2)跨过130°E,在气旋离岸向东移动时,冷空气也扩散南下,两者叠加,沿海东北风盛行,之后气旋远离沿海,对我国沿海的影响逐渐减小。1.2 高空50 kPa

图1 2010年4月21日20时地面天气

图2 2010年4月22日11时地面天气

图3 2010年4月20日08时500高空图

图4 2010年4月22日08时500高空图

50 k Pa高纬地区受地涡控制,低涡底部不断有小槽分裂出来,在暖平流的作用下,移至四川一带的浅槽逐渐加深,至20日08时(图3)已连成一线,后分裂为2支:一支留在四川盆地一带;一支往东北方向移动,至21日20时至长江口附近,北支槽出海后,沿海上空西北气流风速增大,22日08时之后(图4),高空槽移至日本海,北方冷空气南下。

1.3 高空70 kPa

70 kPa上20日20时华东沿海处在高压脊控制下,四川盆地南部有一高空槽,槽西北部形成一个双中心低涡,槽前对应暖脊,西南气流强盛,最大风速达到20 m/s,低涡迅速向东北方向移动,并与21日20时出海(图5),槽前东南沿海风力加大,最大风速达20 m/s,出海之后高空槽加深,23日8时,槽底部最大风速达到25 m/s,之后逐渐移出我国海域,沿海风力减小。

图5 2010年4月21日20时700高空图

1.4 高空85 kPa

85 k Pa上20日08时,青藏高原处的低涡分裂进入四川盆地,此时冷空气位于低涡的西北向,低涡后部等压线与等温线交角较大,表明其后有较强的冷平流[3],低涡在西南气流的推动下向东北移动出海,至21日20时(图6)冷空气南下,直接导致沿海梯度大风的出现。

图6 2010年4月21日20时850高空图

2 风浪分析

海上大风是造成恶劣海况的根本原因,下面首先分析温带气旋影响时,在海面上形成的大风过程。图7和图8分别为连云港和大戟山海洋站在19-23日内测得的风力实况图。

图7 大戟山风力分布

图8 连云港风力分布

2.1 风力分析

分析温带气旋影响下我国东部沿海的受影响站位的风力大小可以看出,温带气旋没有越过130°E时,由于其强度和范围都比较小,对海况影响并不明显[1],从地面天气图可以看出气旋在21日20时出海,22日11时跨过130°E,处于气旋北部的连云港在22日2时开始出现最大风速,12～13 m/s,其处于气旋暖锋前,受偏东风控制,由于风时较短,风力较小,故海浪较弱,22日凌晨出现1.5 m的波高;处于气旋中心区域的大戢山在23日2时才出现最大风速,17～18 m/s,其处于气旋过后的冷锋后,与此时南下的冷空气相叠加,造成锋后西北侧气压梯度偏大,气压梯度大的地区则易产生大风,特别是在春季[4]。温带气旋后部冷锋的大风带,风力强,风时也长,波高偏大。位于此区域的206浮标和207浮标在22日凌晨已分别出现3.5 m和3 m的最大波高。

2.2 海浪分析

图9和图10分别为21日8时和22日8时海浪实况图,结合地面天气分析图可以看出,在气旋出海前和出海过程中,受影响海域主要位于气旋的西北侧,浪高较小,2 m左右。在气旋东移过程中,22日8时的波高分布图上,气旋后部出现4 m的大浪区,近岸的206浮标和207浮标也分别出现了3 m和3.5 m的最大波高。分析得出,冷锋强风带与海浪高值区存在明显的对应关系。维持几个小时的大风大浪会对此区域作业的船只造成严重影响。大戟山的大风天气一直到23日夜间才逐步减小为6级。此时温带气旋已经远离东部海域,气旋对近岸的影响已趋于终结。

图9 4月21日08时海浪分析

图10 4月22日08时海浪分析

3 结论

通过此次江淮气旋出海以及气旋在海上移行演变过程,分析气旋在出海前的发展和演变特征,以及在出海时和出海后对沿海不同区域造成的风浪分析,可以得出以下结论。

(1)在气旋出海之前,应关注地面低压与高空槽的位置,若低压位于高空槽前,且槽前有暖平流,有利于地面低压的加深发展,从而产生大风。

(2)若气旋后部有冷空气加入,气旋发展加深,到达海上后,海上摩擦力小,易出现海上6级以上大风。分析85 k Pa高空图时发现等高线和等温线交角较大,说明大气的斜压性很强,槽后冷平流非常强盛。

(3)气旋暖锋前受偏东风控制的偏东风浪和冷锋前受偏南风控制的偏南浪由于风时较短,风力较小,浪高也不大。

(4)气旋冷锋过后的气旋偏西侧,由于等压线相对密集,如果再有冷空气南下配合补充,气压梯度大,容易出现最大浪高,并且风速风向急剧变化,海况较难把握,是气旋出海过程中最需要注意的区域。

海洋预报中,大多数海洋预报人员在气旋出海,远离近海后即放松对于此次过程的关注,这是不科学的;气旋出海后产生最大影响的时候恰恰是在越过130°E之后,冷空气南下,与气旋配合,沿海形成西高东低的形势,沿海风力和浪高都达到此次过程的极值,在气旋进入日本海后,对于中国近海的影响逐渐减弱,此时才可宣告此次过程结束。

[1] 周庆,马卫民.春季东海温带气旋对船舶航行的影响分析[J].航海技术,2009(1).

[2] 秦曾灏,李永平,黄立文.中国近海和西太平洋温带气旋的气候学研究[J].海洋学报,2002(3).

[3] 项素清.“2008.4.9”江淮气旋后部大风过程诊断分析[J].海洋预报,2009(11).

[4] 周立佳,刘永禄.影响航行安全的东海温带气旋天气特征分析[J].航海技术,1999(5).

海洋公益性行业科研专项——江苏海涂围垦关键技术研究与应用示范(201205005).