南四湖大風(fēng)天氣的形勢特點及其預(yù)報

劉 威 王 瑜

摘要根據(jù)南四湖區(qū)大風(fēng)天氣的形勢特點對其大風(fēng)天氣進行劃分,并對可能出現(xiàn)湖區(qū)大風(fēng)天氣的形勢作了初步分析和研究,以期為湖區(qū)大風(fēng)天氣預(yù)報提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞南四湖;大風(fēng)天氣;形勢特點;預(yù)報

中圖分類號P425.4+7;P456文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)22-0281-02

大風(fēng)天氣對湖區(qū)生產(chǎn)影響較大,在某種程度上制約著湖區(qū)的漁業(yè)生產(chǎn)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此,提高湖區(qū)的大風(fēng)預(yù)報水平是湖區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要。

1地理位置

南四湖系微山、昭陽、獨山、南陽等4個相連湖的總稱(由于微山湖面積比其他3個湖大,習(xí)慣上稱微山湖),位于山東省西南部,屬微山縣管轄。全湖面積1 266km2,是山東第一大湖,也是中國大型淡水湖泊之一。該湖屬淺水富營養(yǎng)型湖泊,自然資源豐富,盛產(chǎn)魚、蝦、葦、蓮等多種水生動植物,是山東省最重要的淡水魚業(yè)基地。沿湖工農(nóng)業(yè)發(fā)達,工業(yè)以煤炭、電力為主;農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、水稻、大豆、棉花等糧油經(jīng)濟作物為主,是魯西南的魚米之鄉(xiāng)。

2湖區(qū)基本情況

南四湖屬富營養(yǎng)湖類型,其富營養(yǎng)化主要是氮、磷、懸浮物和其他有機物大量入湖引發(fā)的,嚴重污染超標參數(shù)是溶解氧、化學(xué)耗氧量、生化需氧量、總氮和總磷;湖泊水深50cm處的多年平均水溫為16.4℃,7月平均水溫為28.9℃,1月平均水溫5.3℃;魚類基本屬于自然種群,而且大型優(yōu)質(zhì)魚類少,低齡的劣質(zhì)魚類多,現(xiàn)存魚類有8目16科53屬78種,其中鯉科魚類48種,主要經(jīng)濟魚類是鯽魚、黃顙魚、烏鱧,它們分別占漁獲總量的69.5%、12.2%和9.99%,魚齡結(jié)構(gòu)以當年魚或低齡魚居多,魚類一般都是雜食性魚類。南四湖由南陽、昭陽、獨山和微山4個無明顯分界的湖泊串聯(lián)而成;東西寬5.0～22.8km,南北長122.6km,湖的中部最窄,稱為湖腰,1960年建2級壩樞紐,將南四湖一分為二,大堤全長131.5km,壩北為上級湖,壩南為下級湖,上級湖水面面積26 934km2,高程31.5m,容積8.55億m3,正常蓄水位34.5m,蓄水面積600km2,相應(yīng)容積23.1億m3;下級湖水面積3 519 km2,高程29.50m,容積7.78億m3,正常蓄水位32.5m,蓄水面積585km2,設(shè)計洪水位36.0m,相應(yīng)容積30.8億m3。

1949年以來,在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下,對微山湖區(qū)進行大規(guī)模的治理建設(shè),對該湖自然資源曾多次進行過單項短期調(diào)查,這些工作對改變湖區(qū)面貌,開發(fā)湖區(qū)經(jīng)濟都起到了一定作用。但因從未進行過全面系統(tǒng)的綜合調(diào)查,自然資源本底不清,缺乏綜合治理開發(fā)規(guī)劃,自然資源優(yōu)勢尚未得到充分發(fā)揮,湖泊生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了一些不利變化。1983年,山東省科委下達了“微山湖資源調(diào)查及合理開發(fā)利用研究”重點攻關(guān)課題,山東省水產(chǎn)局、濟寧市市科委組織有關(guān)單位的科技人員組成“微山湖資源調(diào)查協(xié)作小組”,對微山湖及濱湖區(qū)資源同步進行調(diào)查,包括水利、氣象、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水體污染方面,歷時2年,取得了豐富、系統(tǒng)的科技資料。1985年,山東省科委邀請省內(nèi)外35名專家、教授對微山湖綜合調(diào)查項目進行評審,會后,又多方面聽取了對我國淡水湖泊素有研究的專家、學(xué)者的意見,均認為,進行多學(xué)科、多部門、綜合性大規(guī)模的系統(tǒng)而全面的湖泊調(diào)查,在我國尚屬罕見,是領(lǐng)先的;調(diào)查的主導(dǎo)思想明確,調(diào)查方案比較嚴密,方法正確;細致地分析了大量調(diào)查資料,論據(jù)充分,結(jié)論可信;取得的成果不僅對開發(fā)治理微山湖具有重大意義,對國內(nèi)其他同類湖泊的開發(fā)研究也具有重要的參考價值;提出的開發(fā)利用意見和發(fā)展計劃,符合中央體制改革精神和微山湖的實際,是可行的。1985年10月,中共山東省委、山東省人民政府在微山縣召開開發(fā)建設(shè)微山湖現(xiàn)場辦公會,制定具體的方針、政策,進一步促進該次成果的推廣應(yīng)用。對微山湖全面系統(tǒng)的綜合調(diào)查結(jié)果內(nèi)容豐富、資料齊全、綜合性強,比較全面地反映了微山湖的資源現(xiàn)狀,對資源及其利用情況進行了客觀評價,并在此基礎(chǔ)上提出了綜合開發(fā)利用的方針和途徑,是論述微山湖自然資源比較完整的歷史性科技資料,也是我國大型湖泊進行多學(xué)科綜合性調(diào)查研究的重要資料,對從事生產(chǎn)、教學(xué)、科研工作的領(lǐng)導(dǎo)干部和科技人員都有重要的參考價值,也能對開發(fā)建設(shè)微山湖及國內(nèi)同類型湖泊發(fā)揮應(yīng)有的作用。

3湖區(qū)大風(fēng)分類

湖區(qū)大風(fēng)其天氣形式表現(xiàn)多樣,歸納起來大致可分為5種:一是強冷鋒大風(fēng);二是強冷高壓影響前部的等壓線密集區(qū)的梯度風(fēng);三是沿海高壓壩及氣旋型大風(fēng);四是熱帶風(fēng)暴及熱帶風(fēng)暴倒槽伴隨的大風(fēng);五是強對流天氣造成的雷雨大風(fēng)。5種大風(fēng)天氣均不同程度地對魯南湖區(qū)生產(chǎn)造成相當大的危害,其中影響最大的有3種,分別為沿海高壓壩及氣旋型大風(fēng)、強冷鋒大風(fēng)、強對流天氣造成的雷雨大風(fēng)。

4湖區(qū)大風(fēng)天氣的預(yù)報指標及方法

4.1強冷鋒大風(fēng)天氣

強冷鋒大風(fēng)天氣一年四季均可發(fā)生,也是預(yù)報工作中經(jīng)常預(yù)報的大風(fēng)天氣。強冷鋒大風(fēng)天氣在天氣形勢中主要可表現(xiàn)為3種基本形式:

4.1.1強冷空氣活動。伴隨地面有冷鋒快速南下,鋒區(qū)兩側(cè)或一側(cè)在上游地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣,冷鋒在南下移動過程中影響湖區(qū),這種天氣往往冬、春、秋季較多,從天氣圖上可以很直觀地發(fā)現(xiàn),這種天氣在數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品資料的應(yīng)用中,需注意預(yù)報場中冷鋒的移動路途及850hPa層中風(fēng)的分布及等溫線的疏密度,如果在24h或36h的預(yù)報中發(fā)現(xiàn)850 hPa層風(fēng)速大于12m/s,且華北有冷槽東移南下,其地面冷鋒將要影響湖區(qū),這時即可直接預(yù)報大風(fēng)天氣。

4.1.2高空橫槽型。這種天氣多出現(xiàn)在受東北低渦及華北低渦后部影響時,在低槽后部的西到西北氣流中有一橫槽形成,或有一片變高超過4hPa的區(qū)域南下,地面圖上有鋒區(qū)形成或已有二型冷鋒南下,即可預(yù)報大風(fēng)天氣。

4.1.3高空小槽型。高空有一短波小槽在東移過程中加深,并突然南下,特別在春、秋季節(jié),在層結(jié)不穩(wěn)定的情況下極易觸發(fā)對流天氣,造成湖區(qū)大風(fēng),這種天氣變化快、時效短,一般很難預(yù)報,在地面圖上有時甚至表現(xiàn)為非地面冷鋒,往往容易被忽視。

4.2冷高壓影響型大風(fēng)天氣

這種天氣多發(fā)生在冬、春季或秋末,受強冷空氣活動影響,魯南處于南下冷鋒轉(zhuǎn)橫的后側(cè)或靜止鋒北側(cè),湖區(qū)持續(xù)出現(xiàn)5~6級大風(fēng)天氣,這種天氣在高空往往表現(xiàn)為受東大槽后部西到西北氣流影響,并且高空500hPa上風(fēng)多在16m/s以上。因受明顯的天氣尺度影響所致,故而比較容易預(yù)報。

4.3沿海高壓壩及氣旋影響型大風(fēng)天氣

4.3.1沿海高壓壩大風(fēng)天氣。一般出現(xiàn)在高空冷空氣沿中或東部路徑南下,冷空氣的主體勢力偏東,相應(yīng)的地面冷高壓脊,由華北伸向沿海地區(qū),并隨著系統(tǒng)的東移,山東的魯西南地區(qū)已處于或?qū)⒁幱诟邏汉蟛?同時低緯度暖濕空氣活躍。秦嶺以南地區(qū)地面圖上相對是一個低壓區(qū),地面圖上的氣壓場呈現(xiàn)東高西低、北高南低的形勢,山東接近位于倒槽頂部區(qū)域,這種情況下由于冷暖空氣都比較活躍,魯南地區(qū)往往表現(xiàn)為連續(xù)幾天的東北大風(fēng)天氣,是魯南冬季最主要的大風(fēng)天氣影響系統(tǒng)和降水天氣影響系統(tǒng)。

4.3.2氣旋影響類大風(fēng)天氣。氣旋影響類往往春、秋2季較多,分別表現(xiàn)為蒙古氣旋南下影響類、黃河氣旋東移影響類和西南渦東北上影響類。3種系統(tǒng)均表現(xiàn)為魯南地區(qū)氣壓驟降,24h變壓大于6hPa以上,受其影響大風(fēng)風(fēng)向多為偏東風(fēng),蒙古氣旋南下影響時表現(xiàn)為西南風(fēng),風(fēng)力達到5~6級或6級以上,這種天氣在傳真圖形勢預(yù)報的基礎(chǔ)上配合各地氣壓的變化比較容易預(yù)報,是大風(fēng)預(yù)報中準確較高的類型之一。

4.4臺風(fēng)及臺風(fēng)倒槽影響類大風(fēng)天氣

南四湖地區(qū)受熱帶風(fēng)暴影響造成大風(fēng)的天氣個例極少,受熱帶風(fēng)暴倒槽及東風(fēng)波低壓系統(tǒng)影響造成大風(fēng)天氣個例也不多,只是這類天氣觸發(fā)強對流天氣發(fā)生時才容易造成大風(fēng)天氣,在做這種天氣預(yù)報的過程中要特別注意熱帶風(fēng)暴倒槽的走向及移動路途和大氣層穩(wěn)定度指標,當二者具備其一時就可注重大風(fēng)的預(yù)報。

4.5雷雨大風(fēng)天氣

一年中3月至9月中旬南四湖地區(qū)均可出現(xiàn)強的雷雨大風(fēng)天氣,不同的影響系統(tǒng),甚至低壓帶、均壓區(qū)中也可出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣。由于這種天氣突發(fā)性強、時效短、風(fēng)速大,因而造成的危害也最大。抓好這種天氣的預(yù)報,特別要注重以下幾個方面的要素變化:一是大氣層結(jié)穩(wěn)定度,利用MICAPS查看一下層結(jié)區(qū)線,判別大氣層結(jié)穩(wěn)定與否;二是周邊城市沙氏指數(shù)是否為負值,為負值區(qū)則要考慮發(fā)生雷雨大風(fēng)天氣的可能;三是短波小槽活動;四是注意傳真圖中24h、36h預(yù)報的小降水區(qū)域;五是衛(wèi)星云圖上積雨云區(qū)的變化情況;六是夏季副高變化及進退狀況,這一點從數(shù)值預(yù)報的形勢預(yù)報中可以確定。通過這幾個方面的綜合考慮確定產(chǎn)生雷雨的可能性,然后再確定產(chǎn)生和影響的不同區(qū)域,進而作出大風(fēng)預(yù)報。

5大風(fēng)的預(yù)報

一般將平均風(fēng)速達到6級(10.8~13.8m/s)以上的風(fēng),稱為大風(fēng)。因為大風(fēng)多具災(zāi)害性,對航運、漁業(yè)生產(chǎn)及軍事活動的影響甚大,所以大風(fēng)預(yù)報是風(fēng)預(yù)報的重點。我國的大風(fēng)以春季最多,夏季較少。從地區(qū)分布看,沿海多于內(nèi)陸,北方多于南方。在松遼平原、內(nèi)蒙草原、遼東半島、青藏高原、華北平原以及臺灣海峽一帶,在一定的天氣形勢下經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)。根據(jù)天氣分析預(yù)報實踐的總結(jié),我國常見的大風(fēng)有冷鋒后偏北大風(fēng)、高壓后部偏南大風(fēng)、低壓大風(fēng)以及臺風(fēng)大風(fēng)和雷雨冰雹大風(fēng)等。

5.1冷鋒后偏北大風(fēng)

冷鋒后偏北大風(fēng)出現(xiàn)在冷鋒后高壓前沿氣壓梯度最大的地方。這種大風(fēng),春季最多,冬季和秋季次之,夏季最少。冷鋒后部出現(xiàn)大風(fēng)的原因主要是鋒后有強冷空氣活動。冷性高壓前部氣壓梯度最大,如鋒后有強冷空氣活動,則鋒區(qū)大氣斜壓性加強,環(huán)流加速度使冷空氣下沉、暖空氣上升。在低層水平方向上加速度的方向由冷氣團指向暖氣團,這就使冷鋒后的偏北大風(fēng)加大。冷空氣下沉,動量下傳也使鋒后地面風(fēng)速加大。另外,冷鋒后上空的冷平流使鋒后近地面層出現(xiàn)較大的正變壓中心,變壓風(fēng)亦加強了地面風(fēng)速?；谏鲜鲈?預(yù)報冷鋒后偏北大風(fēng)時,主要應(yīng)分析釋后的冷空氣活動。

5.2高壓后部偏南大風(fēng)

這種大風(fēng)多在春季出現(xiàn),以我國東北、華北、華東等地區(qū)最為常見,出現(xiàn)偏南大風(fēng)時的氣壓場多是南高北低或東高西低的形勢。華東一帶春季的大陸由于回暖快而比海面上暖和,于是從大陸上移到海上的變性冷高失去熱量,即高壓加強,這也會使短暫的東南大風(fēng)出現(xiàn),這種大風(fēng)一般風(fēng)速較小。如果西部有低壓東移,特別是低壓發(fā)展東移時,也可以出現(xiàn)較大而持久的偏南大風(fēng)。

5.3低壓大風(fēng)

低壓大風(fēng)即在低壓發(fā)展加深時一般在低壓周圍氣壓梯度最大地區(qū)出現(xiàn)的大風(fēng)。在我國經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)的低壓系統(tǒng)有東北低壓、江淮氣旋、東海氣旋等。在我國東北地區(qū),長江中下游、東海和黃海海面上,經(jīng)常出現(xiàn)低壓大風(fēng)。這種大風(fēng)一年四季都有,以春季最多。東北低壓大風(fēng)主要是由貝加爾湖和蒙古一帶產(chǎn)生的低壓東移到東北地區(qū)或在東北當?shù)厣傻牡蛪喊l(fā)展加深時在低壓周圍出現(xiàn)的大風(fēng)。東北低壓大風(fēng)的范圍大,可影響東北地區(qū)和內(nèi)蒙古地區(qū),風(fēng)力較強,一般可達6~8級。如果低壓連續(xù)無大的變化,大風(fēng)可持續(xù)3d左右。當?shù)蛪喊l(fā)展成為深厚冷性低壓時,低壓后部常有副冷鋒生成,而且鋒后常出現(xiàn)偏北大風(fēng)。江淮氣旋和東海氣旋大風(fēng),主要指長江中下游產(chǎn)生的氣旋波迅速發(fā)展加深時所形成的大風(fēng)。這種大風(fēng)多在氣旋入海后出現(xiàn)。因海上摩擦力小,故易出現(xiàn)6級以上大風(fēng)。在氣旋東部為較強東南風(fēng)和南風(fēng),西部為偏北和西北大風(fēng)。大風(fēng)的范圍一般沒有東北低壓大風(fēng)的范圍大,持續(xù)時間也不長,但對航運、漁業(yè)生產(chǎn)影響很大。

5.4大風(fēng)的預(yù)報內(nèi)容和方法

大風(fēng)的預(yù)報內(nèi)容主要包括起風(fēng)的時間、風(fēng)向、風(fēng)力(包括平均風(fēng)力與陳性風(fēng)力)和大風(fēng)持續(xù)時間等。預(yù)報著眼點是考慮預(yù)報地區(qū)今后是否會出現(xiàn)產(chǎn)生大風(fēng)的氣壓場形勢,如有無鋒面過境、有無氣旋發(fā)生發(fā)展、會不會出現(xiàn)南高北低或東高西低的氣壓形勢,或其他可能產(chǎn)生大風(fēng)的天氣系統(tǒng)。若在預(yù)報區(qū)中將會有產(chǎn)生大風(fēng)的氣壓形勢,并預(yù)報有大風(fēng)出現(xiàn)的可能,則要考慮出現(xiàn)大風(fēng)的起止時間及風(fēng)力大小。一般氣象臺所用的方法是,在產(chǎn)生大風(fēng)的天氣系統(tǒng)移來的方向上游選取幾個指標站,用歷史資料統(tǒng)計出指標站的氣象要素,或指標站與本站之間的要素差值(近似的梯度值)與本站出現(xiàn)大風(fēng)的時間與風(fēng)力的關(guān)系。

6結(jié)語

結(jié)合大風(fēng)預(yù)報的特點,湖區(qū)大風(fēng)天氣在不同時間、不同季節(jié)發(fā)生的形勢特點不同,造成的影響也不同,但雷雨大風(fēng)影響類和氣旋及沿海高壓壩影響類,可以歸納為最主要的影響類別,很有必要專門進行深入的分析和研究,以利于這項工作整體水平的提高。

7參考文獻

[1] 朱乾根,壽紹文.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,1983.

[2] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計分析與預(yù)報方法[M].北京:氣象出版社,2002.

[3] 復(fù)旦大學(xué).概率論[M].北京:人民教育出版社,1980.

[4] 雷雨順.能量天氣學(xué)[M].北京:氣象出版社,1986.