近10年东钱湖致灾大风特征分析及天气分型

2022-02-16王健捷

农业灾害研究 2022年12期

王杰，郑健，姚霞，王健捷，辛欣，叶天，闻丹

1.宁波市鄞州区气象局，浙江宁波 315194；2.宁波市奉化区气象局，浙江宁波 315500；3.宁波市北仑区气象局，浙江宁波 315800

东钱湖位于宁波市区东南近郊，紧靠东海，是浙江第一大淡水湖，水域面积约为20 km2。近年来随着东钱湖旅游资源的不断开发利用，帆船、皮划艇、龙舟、游船、游艇等水上项目吸引着来自全国各地的游客。但这些水上项目能否正常开展取决于风力。据了解，当东钱湖湖面风力达6～8级时，帆船、游船、游艇等船只就有可能被掀翻，水上项目禁止向游客开放。风是由太阳辐射热引起的，具有较强的随机性、波动性和间歇性等特点，突发灾害性的大风容易在短时间内造成重大灾害。

卢美等[1]分析了浙江省沿海发生的大风天气，研究发现浙江省沿海的大风发生频率较高，大风主要集中在秋冬季，其次是夏季，浙江沿海大风的季风特征明显。董加斌等[2]研究分析了浙江省沿海大风天气气候概况，指出浙江沿海冬半年大风多为冷空气大风，春季和初夏大风多为低压、倒槽引起，夏季大风主要是受热带气旋及副高边沿影响产生，并以热带气旋影响占多数，浙中南沿海尤为明显，气象人员在预报中不仅要注意地面气压系统的强度，同时还要看中低空锋区、急流、低涡、槽线等系统的配置，冷空气大风应注意高空槽后西北气流强度，低压大风、倒槽大风、高压后部大风应注意西南急流。郭力民等[3]按大风形成的原因将浙江省海岛出现的大风分为冷空气大风、低气压大风、台风大风、强对流大风（飑线、龙卷、雷雨），海岛大风一年四季不断，各月均有出现，冬季和春季由于冷空气和低气压活动频繁，是一年中海岛大风日数最多时期，5—6月和8—9月大风出现最少。

龚䶮等[4]指出气旋大风频数和大风日有较为明显的年际变化和月季变化，气旋大风主要风向的年际和月际变化小，以南到西南风和偏南风为主，对预报浙江北部沿海气旋大风有一定的指导意义。郭宇光等[5]统计分析了宁波沿海大风，将引起宁波沿海大风的天气系统分为冷空气、低压倒槽、热带气旋、高压后部等类型。杨亦萍等[6]分析了浙江沿海一次灾害性大风过程的成因，认为浙江冬春季动量下传引起的暴发性大风是在新冷空气补充、强垂直风切变、一定的垂直速度、高低空温度平流的快速更替以及高低空辐合辐散场配合冷空气挟卷共同作用下发生的，此类大风过程一般发生在冬春冷空气活跃时，尤其是冷空气补充南下时；此类过程发生前地面常常已经转北风控制，湿度转差，天气转好，往往容易被预报员忽略或低估。俞燎霓等[7]指出温州、台州、宁波、舟山是热带气旋大风影响最严重的地区，对浙江热带气旋大风有增幅作用的天气系统有副热带高压、大陆高压、冷空气，而副热带高压对热带气旋大风的增幅最明显，影响次数最多；另外，热带气旋大风的预报，除考虑热带气旋自身因素外，也要考虑多系统之间的相互作用。王丽娟等[8]分析了1909号台风“利奇马”影响期浙江期间的大风分布特征及其成因，发现浙江局地强风的提前出现与台风强度增强有关，登陆前台风“利奇马”中心范围垂直风切变大小对台风强度有一定的预报指示作用，登陆前垂直切变值偏大，台风强度增长缓慢；垂直切变值迅速减小则有利于台风强度迅速增强。

1 资料与方法

利用2011—2020年宁波市鄞州区东钱湖镇王安石公园区域自动气象站每日的日极大风速、对应风向资料以及出现的时间进行统计分析，当日极大风速≥10.8 m/s（6级及以上），判定为一个致灾大风日。通过MICAPS、地面气象观测数据等资料，运用统计学和天气学分型等方法统计分析了东钱湖致灾大风的天气气候特征，探讨其生成发展变化规律，并从天气学角度分析研究了出现致灾大风天气形势，归纳利于出现东钱湖致灾大风的天气形势，提炼致灾大风天气学分型。

2 结果与分析

2.1 大风变化特征

2.1.1 年变化近10年东钱湖地区共出现大风天数455 d，平均每年出现45.5 d。从图1可以看到，东钱湖大风天数最多出现在2012年，为66 d；最少出现在2015年，仅16 d。除2015年16 d外，其余9年出现的大风天数均在37～66 d之间，2016—2020年大风天数在37～47 d之间。

图1 2011—2020年每年大风天数变化特征

2.1.2 季节变化将大风天数按照春、夏、秋、冬四季进行分类，其中春季是指3—5月，夏季指6—8月，秋季指9—11月，冬季指12月至翌年2月。通过统计大风天数可以发现，春季105次、夏季115次、秋季132次、冬季103次（图2）。总体来说，四季大风天数较为平均，秋季略多，春季、冬季略少。

图2 2011—2020年四季大风天数变化特征

2.1.3 月变化各月均有大风出现，其中8月最多，有61次，6月最少，仅有12次，其余10个月出现的大风天数均在29～51 d（图3）。

图3 2011—2020年各月大风天数变化特征

2.1.4 风速变化通过分析筛选出的大风日的日极大风速，发现大风风速等级均在6～10级之间，因此分为6、7、8、9和10级共5个等级进行研究。由表1可知，风速为6级的天数有356 d，占78.3%；7级次之，为76 d，频率16.7%；8级17 d，占3.7%，9级4 d，占0.9%；10级2 d，占0.4%（表1）。日极大风速的最大值为28.3 m/s，出现在2019年8月10日，风向正东90°，主要是受“利奇马”台风中心附近密闭云系影响所致。

表1 2011—2020年大风等级天数统计

大风持续（大风日连续出现）时间为1 d的次数最多，有210 d，占连续大风次数的67.3%，连续2 d出现72次，连续3 d出现22次，连续4 d大风过程出现6次，连续5 d和6 d大风过程各出现1次（表2）。

表2 2011—2020年各级大风持续次数统计

从4个季节的大风日风速来看，6级大风最多，7级次之，其次为8级，9级和10级。10级仅有2次，均出现在夏季，风速分别为28.3 m/s和27.9 m/s，分别由2019年台风“利奇马”和2012年台风“海葵”的台风中心附近密闭云系影响所致。

2.1.5 大风风向变化统计了筛选出的455个大风日个例按照风向的16个方位。统计结果表明：东钱湖大风的风向在16个方位中均有出现，其中西西北风（WNW）出现次数最多，频率为18.5%，NNE次之，频率为14.7%，NE频率为9.7%，N频率为8.6%，NW频率为7.7%，NNW频率为7.5%，占总风向的66.6%。这表明偏北风是东钱湖地区盛行大风的主要风向。

将风向按照春、夏、秋、冬四季进行分类，可以发现，无论哪个季节偏北大风次数都大于偏南大风次数，其中偏北大风冬季最多，夏季最少。而对于偏南大风而言，秋冬季节较少，仅只有个位数，春季开始增多，夏季达到最大值，占所有偏南风量的66%。

将大风的风向按照春、夏、秋、冬四季进行分类研究。可以发现，春季北东北风（NNE）出现次数最多，频率为20.0%，WNW次之，频率为15.2%，整体来说偏北大风明显多于其他方向的大风，是东钱湖地区春季盛行大风的主要风向。夏季偏东风（N）出现次数最多，频率为21.7%，北东北（NNE）和东东南（ESE）次之，频率为10.4%，整体来说偏东大风要明显多于其他方向的大风，是东钱湖地区夏季盛行大风的主要风向。秋季北东北风（NNE）出现次数最多，频率为20.5%，西西北（WNW）次之，频率为16.7%，其次为北（N）和东北（NE），频率为13.6%，整体来说偏北大风要明显多于其他方向的大风，是东钱湖地区秋季盛行大风的主要风向。冬季西西北风（WNW）出现次数最多，频率为35.0%，西北（NW）次之，频率为14.6%，其次北西北（NNW），频率为11.7%，整体来说，西北大风要明显多于其他方向的大风，是东钱湖地区冬季盛行大风的主要风向。

2.2 大风分型和环流形势特征

通过分析归类天气系统和环流特征，可将造成东钱湖大风的天气系统分为冷空气、高压边沿和后部、热带气旋、中小尺度、低涡东移、低压倒槽六大类（表3）。

表3 2011—2020年大风分型统计

2.2.1 冷空气型冷空气大风在所有大风类型中比例最多，频率为41.5%，风向常为偏北风，常常发生在11月至翌年3月，最多频率发生在12月，其次为翌年1月和2月。从10月和11月开始，季节进入调整期，此时北方冷空气开始活跃，受冷空气影响的大风数也逐渐增多，而至翌年4月，南方暖湿气流活跃起来，受冷空气影响而产生的大风次数明显减少，到了夏季（6—8月）就基本不受冷空气影响而产生的大风。

以2017年2月28—20日天气过程为例。从2017年2月18日08:00海平面气压形势图上可以发现，我国华北、华东一带有高压中心盘踞，在新疆阿尔泰山脉附近有低压逐渐发展，同时在贝加尔湖西侧附近有一个高压中心存在。18日14:00，华北、华东一带的高压逐渐南压入海，新疆阿尔泰山脉附近的低压已经移至贝加尔湖南侧，贝加尔湖西侧附近的高压中心稳定少动。19日08:00低压中心逐渐向偏东方向移动，移至我国东北地区，并与河套地区的低压打通，形成一个东西向狭长但范围较大的低压，同时贝加尔湖西侧的高压中心不断加强，使得气压梯度在高压中心和低压之间堆积。19日白天起该高压不断南压，气压梯度进一步增大，20日凌晨到上午冷空气前锋抵达东钱湖地区，产生大风。在500 hPa高度场上2月18日内蒙古、甘肃到青海一带有高空槽，东钱湖地区在槽前西北气流里；随着高空槽逐渐东移，东钱湖地区逐渐转为西南气流控制。20日上午高空槽移动过境，冷空气前锋随着槽后西北气流抵达东钱湖地区。

2.2.2 高压边沿和后部型高压边沿和后部型大风占所有大风类型中的16.5%。除2月和6月外，其余10个月均有高压边沿和后部型大风出现，其中10月出现的频率最多，其次为8月和9月，这是由于夏季和秋季副高强盛，在其边沿和后部往往容易出现大风（表4）。

表4 2011—2020年高压边沿和后部型大风统计

以2014年5月21—23日天气过程为例。5月21日500 hPa上不断有短波槽东移，海平面气压图上，在浙江东侧有一个高压中心存在，东钱湖地区处在高压控制。22日河套地区附近有地面低压中心不断加强，同时浙江东部的高压中心缓慢加强，并向东北方向移动，使得我国东部地区有气压梯度堆积；23日高压中心进一步加强，并且不断向东北方向缓慢移动，低压中心稳定少动，使得气压梯度进一步加大，从而引起大风。

2.2.3 热带气旋型东钱湖地区紧靠东部沿海，常受台风的影响。由表5可知，热带气旋系统引起的大风比例仅次于冷空气、高压边沿和后部，占所有大风类型的15.5%，热带气旋型大风往往发生在7—10月，其中以8月最多，9月次之。

表5 2011—2020年热带气旋型大风统计

以2019年8月9—10日超强台风“利奇马”影响过程为例。8月9日08:00，台风“利奇马”中心已移至钓鱼岛西北方向，并继续向西北方向移动。东钱湖地区受台风中心北侧偏东气流里，有明显的其他梯度。随着台风“利奇马”进一步向西北方向移动，并于10日01:45前后以超强台风级别在浙江省温岭市城南镇登陆，登陆时近中心最大风力52 m/s，成为2019年以来登陆我国强度最强的台风，同时跻身建国以来登陆浙江最强台风第3位。10日03:38东钱湖地区出现日极大风速28.3 m/s，主要是受台风中心附近密闭云系影响。

2.2.4 中小尺度型中小尺度型占大风总天数12.8%，一般出现在春、夏和初秋，主要出现在夏季6—8月，其中7月最多，8月和6月次之。中小尺度型大风的产生主要是受夏季强对流天气和春季冷暖气流交汇影响所致。

2.2.5 低涡东移型低涡东移型占大风总天数的10.3%，一年四季都会出现，最多频率出现在4月，占23.4%；5月次之，占12.8%。

2.2.6 低压倒槽型低压倒槽型引起的大风是所有引起的大风系统里最少的，仅占3.3%。