朝鲜半岛周边海域波候观测分析❋

郑崇伟， 陈 璇， 李崇银

(1.解放军理工大学气象海洋学院，江苏 南京 211101; 2.中国科学院大气物理研究所 LASG实验室，北京 100029; 3.海军大连舰艇学院，辽宁 大连116018； 4.解放军75822部队，广东 广州 510510)



朝鲜半岛周边海域波候观测分析❋

郑崇伟1,2,3， 陈 璇4， 李崇银1,2

(1.解放军理工大学气象海洋学院，江苏 南京 211101; 2.中国科学院大气物理研究所 LASG实验室，北京 100029; 3.海军大连舰艇学院，辽宁 大连116018； 4.解放军75822部队，广东 广州 510510)

本文收集整理了2013—2014年朝鲜半岛周边的海浪观测数据，统计分析了该海域的波候(海浪气候态)特征，结果表明：(1)朝鲜半岛周边海域的海表风速、有效波高的峰值都出现在12月—翌年2月，有效波高在8月的次峰值比风速明显。(2)风向频率随季风变化明显，波向与风向没有很好的对应关系，其中，朝鲜海峡的波向在各个季节都以偏西南向为主。(3)朝鲜半岛周边海域在各个季节整体以3级浪为主，4级浪次之。(4)大部分海域的阵风系数常年在1.4左右。

朝鲜半岛；有效波高；波向频率；波浪等级频率；波高周期联合频率；阵风系数

气象水文环境条件不仅是高效开发利用海洋的保证，也历来是重大战事获胜、乃至改变历史进程的重要因素[1]。1944年12月，美国第三舰队在菲律宾中部的民都洛岛附近集结，准备进攻日军占领的吕宋岛，但是由于对台风的位置、路径把握不准确，遭到台风侵袭，直接导致3艘驱逐舰沉没，2艘航母严重受损，146架舰载机被抛入大海，近800人非战斗减员；1970年11月，发生在孟加拉湾沿岸的一次风暴潮，造成30余万人死亡、100余万人无家可归；1999年11月，“大舜号”客混船从烟台驶往大连途中，遭遇寒潮大风浪而倾覆，全船304人仅22人生还……，显然，掌握海洋环境特征是开发利用海洋的先决条件。尽管朝鲜半岛的地缘政治地位对中国非常重要，但国内针对朝鲜半岛周边海域的海洋环境特征的分析仍很少。郑崇伟和李崇银[2]在对中国近海的海浪、波浪能研究中多次提及朝鲜半岛周边海域，尤其是朝鲜海峡，指出朝鲜海峡的有效波高、大风频率在近24年(1988—2011年)期间表现出显著的递增，趋势分别为2.0～4.5 cm/a、0.6～1.0%/a(%指的是大风频率，而不是变率)。郑崇伟[3]研究发现，近24年期间朝鲜海峡的大浪频率以1.4%/a(%指的是大浪频率，而不是变率)的速度显著性递增。郝佳佳[4]曾利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”在中国近海及西北太平洋(110°E～140°E，10°N～40°N)的多年历史资料(1930—2002年，510143站次)，分析了该海域温跃层特征量的时空分布特征，发现在黄海西和东岸，由于风力搅拌和潮混合作用，温跃层出现概率常年较低；在朝鲜半岛的西部和南部海域，逆温跃层发生概率相对较低；受对马暖流入侵的影响，多温跃层结构常年出现在日本海域。

目前为止，中国没有专门针对朝鲜半岛海洋环境特征的科学研究。本文收集整理了2013—2014年朝鲜半岛周边的海浪观测数据，统计分析了该海域的波候特征，期望可以为海上搜救、防灾减灾、军事/非战争军事行动等提供科学依据。

1 资料简介

利用朝鲜半岛周边8个观测站点、2011—2012年逐小时的风、浪观测资料，分析该海域的波候、风候(风场的气候态)特征。朝鲜半岛周边海域的水深和地理特征见图1(上)。8个观测站的编号分别为22101～22108，后面简称站点1～站点8，站点分布情况见图1(下)。

2 波候特征

利用朝鲜半岛周边海域8个观测站点、逐小时的风、浪观测资料，分析了该海域的风候、波候特征，主要包括：有效波高和海表风速的月变化特征、波向和风向频率、波浪等级频率、波高周期联合频率、阵风系数等。

2.1 有效波高、海表风速的月变化特征

将站点1在1月份的风速做平均，得到1月的平均风速，同理，得到1-12月各个月的平均风速(见图2(a))；采用同样的方法，得到各个站点在各个月的平均有效波高(见图2(b))。

海表风速 整体来看，朝鲜半岛周边海域的风速表现出明显的单峰型月变化特征，在冬季频繁而又强劲的冷空气的影响下，峰值出现在12月—翌年2月，此外，在春季大风的影响下，3—4月的风速也相对偏高。仅仅站点3、站点4的风速在8月份出现一个小波峰，而其余站点则不明显，这应该是由于这2个站点位于朝鲜海峡，朝鲜海峡呈西南-东北向，与该月的风向大体一致，从而形成的狭管效应。

有效波高 峰值出现在冬季，与风速不同，有效波高在8月份的次峰值更加明显，这应该是由于大洋涌浪向近岸传播造成的。在所有站点中，站点1的风速、波高都明显低于其余站点。站点5、6、7在冬季的有效波高明显高于其余站点，这应该是由于这3个站点所处海域相对比较开阔，有利于海浪的充分成长。

图2 各站点海表风速(a)、有效波高(b)的月变化特征

2.2 波向、风向频率

分别以2、5、8、11月作为冬、春、夏、秋季的代表月，利用各站点逐小时的观测资料，统计不同季节的波向、风向频率(见图3)。冬季(2月为代表，下同)是东亚冬季风(寒潮)盛行的时期，在东亚频繁而又强劲的冷空气影响下，朝鲜半岛周边的风向整体以北-西北向为主，仅站点2的风以北-东北向为主；但由于地形和涌浪的影响，冬季在朝鲜半岛周边海区的波向与风向并不是完全的对应。春季(5月为代表，下同)，处于季风过渡季节，风向和波向都略显凌乱，但是朝鲜海峡(站点3、站点4)的风向很有规律，与海峡的地形走向较一致，表明该季节朝鲜海峡的风向受地形影响明显，这两个站点的波向则以偏西南向为主，体现出该海峡的涌浪由西南向东北传播的现象；此外，济州岛西南(站点7)的风向和波向也较有规律。夏季(8月为代表，下同)，朝鲜半岛周边大部分海域以偏南向风为主，仅朝鲜海峡(站点3、站点4)以东北向为主，西南向次之；济州岛西南的波向以北向和南向为主，朝鲜海峡以西南向为主。秋季(11月为代表，下同)，随着冷空气逐渐盛行，朝鲜半岛周边大部分海域的风向以偏北向为主，但大部分站点的波向却以南-西南向为主。

2.3 波浪等级频率

狂风大浪往往给人类的生产生活带来严重威胁，利用各站点逐小时的观测有效波高，根据国家海洋局划分的波浪等级标准[5]，统计了各代表月的波浪等级频率(见表1～4)。

图3 朝鲜半岛周边海域的波向、风向频率

冬季，站点1以2级浪为主，3级次之；站点2～站点6、站点8以3级浪为主，4级浪次之；站点7以4级浪为主。春季，朝鲜半岛西部海域(站点1、2、8)都以2级浪为主，频率分别为79.6%、63.2%、58.3%；站点3～站点7以3级浪为主，4级次之。夏季，站点1以2级浪为主，其余站点都以3级浪为主，4级浪次之。秋季，站点1以2级浪为主，其余站点都以3级浪为主，4级浪次之。

整体来看，朝鲜半岛周边海域在各个季节以3级浪为主，4级浪次之；仅站点1常年都以2级浪为主，这应该是站点所处的地理位置造成的。

表1 2月各观测站点的波浪等级频率

表2 5月各观测站点的波浪等级频率

表3 8月各观测站点的波浪等级频率

表4 11月各观测站点的波浪等级频率

2.4 波高周期联合频率

波高、波周期与舰艇航行、波浪能资源开发密切相关，利用逐小时的观测资料，以站点2、站点7为代表，统计分析了各个季节的波高周期联合频率(见图4)。

冬季 站点2出现频率最高的海况是4～5 s波周期、0.5～1.0 m波高，在9%以上，8 s以上波周期、3.0 m以上波高出现频率较低，基本在3%以内。站点7以5 s波周期、1.0 m波高出现频率最高，在11%左右；与站点2相似，8 s以上波周期、3.0 m以上波高出现频率较低，这应该是由于该季节冷空气强劲，混合浪中的风浪成分较大，而风浪的波周期一般较短。

春季 与冬季相比，波高明显降低，站点2和站点7都以4 s波周期、0.5 m波高的海况出现频率最高。

夏季 站点2和站点7都存在2个明显的高值中心。站点2的2个中心分别为：5～6 s波周期、0.5 m波高，8 s以上波周期、0.5 m波高；站点7的2个中心分别为：5～6 s波周期、1.0 m波高，8 s以上波周期、1.0～2.0 m波高。涌浪的波周期明显大于风浪，显然夏季受涌浪影响显著。

秋季 站点2出现频率最高的海况是5 s波周期、0.5 m波高，能够高达15%。站点7出现频率最高的海况是4～6 s波周期、1.0～1.5 m波高。

图4 站点2(左)、站点7(右)在2、5、8、11月的波高周期联合频率分布(单位：%)

2.5 阵风系数

在天气预报中，尤其是数值预报产品中，往往只是显示平均风，而在实际的航海、海洋工程中，对阵风是比较关心的。在此统计分析了朝鲜半岛周边海域的阵风系数(见图5)。根据阵风系数的季节特征，故可以根据预报风速大致推算阵风。在某一时刻，观测到的最大阵风风速与相应10 min平均风速之比即为该时刻的阵风系数[6-7]。由图5可见，大部分站点的阵风系数常年在1.4左右，且月变化并不剧烈。站点1、站点2在5-10月的阵风系数明显大于其余站点，波峰出现在6月，可以达到2.0。站点2在12月更是高达2.4，因此，在该海域时需要冬季的阵风特别重视。

图5 各站点阵风系数的月变化特征

3 结论

本文收集整理了2013—2014年朝鲜半岛周边的海浪观测数据，统计分析了该海域的波候特征，结果表明：

(1)朝鲜半岛周边海域的海表风速表现出明显的单峰型月变化特征，峰值出现在12—翌年2月。有效波高的峰值也出现在冬季，8月的次峰值比风速明显。站点1的风速、波高都明显低于其余站点。站点5、6、7在冬季的有效波高明显高于其余站点。

(2)朝鲜半岛的风向频率随季风变化明显；从波向频率来看，该海域受涌浪和地形影响明显，其中，朝鲜海峡的波向在各个季节都以偏西南向为主，体现出该海峡的涌浪由西南向东北传播的现象。

(3)朝鲜半岛周边海域在各个季节整体以3级浪为主，4级浪次之；仅站点1常年都以2级浪为主。

(4)从波高周期联合频率来看，站点2在各个季节出现频率较高的海况分别是，秋冬两季：4～6 s波周期、小于1.0 m波高；春季：3～5 s波周期、小于1.0 m波高；夏季：4～6 s波周期、小于1.0 m波高和小于7 s波周期、小于1.0 m波高。站点7各个季节出现频率较高的海况是，冬季：5 s波周期、1.0 m波高，春季：4～5 s波周期、0.5～1.0 m波高，夏季：5～6 s波周期、0.5～1.5 m波高和小于8 s波周期、1.0～2.5 m波高；秋季：4～6 s波周期、1.0～1.5 m波高。

(5)朝鲜半岛周边大部分海域的阵风系数全年在1.4左右。在5—10月，站点1、站点2的阵风系数明显大于其余站点，波峰出现在6月，可以达到2.0。站点2在12月更是高达2.4。

[1] 李崇银. 重视军事水文环境保障的“软”装备[J]. 气象水文装备，2010， 21(2)： 1-3.

[2] Zheng C W, Li C Y. Variation of the wave energy and significant wave height in the China Sea and adjacent waters [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 43: 381-387.

[3] 郑崇伟，林刚，邵龙潭. 1988-2010年中国海大浪频率及其长期变化趋势[J]. 厦门大学学报(自然科学版)， 2013， 52(3)： 395-399.

[4] 郝佳佳. 中国近海和西北太平洋温跃层时空变化分析_模拟及预报[D]. 青岛：中国科学院海洋研究所， 2008.

[5] 侍茂崇，高郭平，鲍献文，等. 海洋调查方法[M]. 青岛： 青岛海洋大学出版社， 2000.

[6] 王巍竹. 中国沿海大风阵风系数特征分析[J]. 广东科技， 2014，16： 138-139.

[7] 中国气象局政策法规司. 气象行业标准汇编[M]. 北京： 气象出版社， 2007.

责任编辑 庞 旻

Observation Analysis of Wave Climate in of Korean Peninsula Waters

ZHENG Chong-Wei1,2,3, CHEN Xuan4, LI Chong-Yin1,2

(1.College of Meteorology and Oceanography, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China; 2. LASG, Institute of Atmospheric Physics, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 3.Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China; 4.No.75822 of PLA, Guangzhou 510510, China)

The ocean environment should be considered in advance before the actions of marine search and rescue, disaster prevision and reduction, military and non-war military operations. Until now, there is on scientific research on the ocean environment of KoreanPeninsula in our country, which was presented in this study based on a hourly observation data from year 2013 to 2014 of the surrounding waters of the KoreanPeninsula. The results show that, (1) the peak values of sea surface wind speed and significant wave height (SWH) appear from December to next year's February. There is also a comparative peak value of SWH in August. (2) The wind direction occurrence drifts with the monsoon obviously. The wave direction does not exhibit a good consistency with the wind direction. The high occurrence wave direction in the KoreanStrait is southwest all year round. (3) The high occurrence of SWH is class 3 in each season in the surrounding waters of the Korean Peninsula, followed by class 4, except station 1 (class 2 all year round). (4) The high unite-occurrence of wave height and wave period in station 2 is 4～6 s wave period and <1.0 m SWH in autumn and winter, 3～5 s wave period and <1.0 m SWH in spring, 4～6 s wave period and <1.0 m SWH and >7 s wave period and <1.0 m SWH in summer. station 7 is 5 s wave period and 1.0 m SWH in winter, 4～5 s wave period and 0.5～1.0 m SWH in spring, 5～6 s wave period and 0.5～1.5 m SWH and >8 s wave period and 1.0～2.5 m SWH in summer, 4～6 s wave period and 1.0～1.5 m SWH in autumn. (5) The gust index in the research waters is 1.4 all year round. From May to October, the gust index in station 1 and station 2 is larger than that in other stations, and the gust in station 2 in December is high unusually.

Korean Peninsula; significant wave height; wave direction occurrence; occurrence of wave height;unite-occurrence of wave height and wave period; gust index

国家重点基础研究发展规划项目(2013CB956200)；国家自然科学基金项目(41490642)资助

2015-05-15；

2015-06-23

郑崇伟(1983-)，男，工程师，博士生，主要从事海战场环境建设、物理海洋学及海洋能资源评估。E-mail：chinaoceanzcw@sina.cn

P731.2

A

1672-5174(2015)09-021-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20150166