近10年東錢湖致災大風特征分析及天氣分型

王 杰，鄭 健，姚 霞，王健捷，辛 欣，葉 天，聞 丹

1.寧波市鄞州區(qū)氣象局，浙江寧波 315194；2.寧波市奉化區(qū)氣象局，浙江寧波 315500；3.寧波市北侖區(qū)氣象局，浙江寧波 315800

東錢湖位于寧波市區(qū)東南近郊，緊靠東海，是浙江第一大淡水湖，水域面積約為20 km2。近年來隨著東錢湖旅游資源的不斷開發(fā)利用，帆船、皮劃艇、龍舟、游船、游艇等水上項目吸引著來自全國各地的游客。但這些水上項目能否正常開展取決于風力。據(jù)了解，當東錢湖湖面風力達6～8級時，帆船、游船、游艇等船只就有可能被掀翻，水上項目禁止向游客開放。風是由太陽輻射熱引起的，具有較強的隨機性、波動性和間歇性等特點，突發(fā)災害性的大風容易在短時間內造成重大災害。

盧美等[1]分析了浙江省沿海發(fā)生的大風天氣，研究發(fā)現(xiàn)浙江省沿海的大風發(fā)生頻率較高，大風主要集中在秋冬季，其次是夏季，浙江沿海大風的季風特征明顯。董加斌等[2]研究分析了浙江省沿海大風天氣氣候概況，指出浙江沿海冬半年大風多為冷空氣大風，春季和初夏大風多為低壓、倒槽引起，夏季大風主要是受熱帶氣旋及副高邊沿影響產生，并以熱帶氣旋影響占多數(shù)，浙中南沿海尤為明顯，氣象人員在預報中不僅要注意地面氣壓系統(tǒng)的強度，同時還要看中低空鋒區(qū)、急流、低渦、槽線等系統(tǒng)的配置，冷空氣大風應注意高空槽后西北氣流強度，低壓大風、倒槽大風、高壓后部大風應注意西南急流。郭力民等[3]按大風形成的原因將浙江省海島出現(xiàn)的大風分為冷空氣大風、低氣壓大風、臺風大風、強對流大風（颮線、龍卷、雷雨），海島大風一年四季不斷，各月均有出現(xiàn)，冬季和春季由于冷空氣和低氣壓活動頻繁，是一年中海島大風日數(shù)最多時期，5—6月和8—9月大風出現(xiàn)最少。

龔?等[4]指出氣旋大風頻數(shù)和大風日有較為明顯的年際變化和月季變化，氣旋大風主要風向的年際和月際變化小，以南到西南風和偏南風為主，對預報浙江北部沿海氣旋大風有一定的指導意義。郭宇光等[5]統(tǒng)計分析了寧波沿海大風，將引起寧波沿海大風的天氣系統(tǒng)分為冷空氣、低壓倒槽、熱帶氣旋、高壓后部等類型。楊亦萍等[6]分析了浙江沿海一次災害性大風過程的成因，認為浙江冬春季動量下傳引起的暴發(fā)性大風是在新冷空氣補充、強垂直風切變、一定的垂直速度、高低空溫度平流的快速更替以及高低空輻合輻散場配合冷空氣挾卷共同作用下發(fā)生的，此類大風過程一般發(fā)生在冬春冷空氣活躍時，尤其是冷空氣補充南下時；此類過程發(fā)生前地面常常已經轉北風控制，濕度轉差，天氣轉好，往往容易被預報員忽略或低估。俞燎霓等[7]指出溫州、臺州、寧波、舟山是熱帶氣旋大風影響最嚴重的地區(qū)，對浙江熱帶氣旋大風有增幅作用的天氣系統(tǒng)有副熱帶高壓、大陸高壓、冷空氣，而副熱帶高壓對熱帶氣旋大風的增幅最明顯，影響次數(shù)最多；另外，熱帶氣旋大風的預報，除考慮熱帶氣旋自身因素外，也要考慮多系統(tǒng)之間的相互作用。王麗娟等[8]分析了1909號臺風“利奇馬”影響期浙江期間的大風分布特征及其成因，發(fā)現(xiàn)浙江局地強風的提前出現(xiàn)與臺風強度增強有關，登陸前臺風“利奇馬”中心范圍垂直風切變大小對臺風強度有一定的預報指示作用，登陸前垂直切變值偏大，臺風強度增長緩慢；垂直切變值迅速減小則有利于臺風強度迅速增強。

1 資料與方法

利用2011—2020年寧波市鄞州區(qū)東錢湖鎮(zhèn)王安石公園區(qū)域自動氣象站每日的日極大風速、對應風向資料以及出現(xiàn)的時間進行統(tǒng)計分析，當日極大風速≥10.8 m/s（6級及以上），判定為一個致災大風日。通過MICAPS、地面氣象觀測數(shù)據(jù)等資料，運用統(tǒng)計學和天氣學分型等方法統(tǒng)計分析了東錢湖致災大風的天氣氣候特征，探討其生成發(fā)展變化規(guī)律，并從天氣學角度分析研究了出現(xiàn)致災大風天氣形勢，歸納利于出現(xiàn)東錢湖致災大風的天氣形勢，提煉致災大風天氣學分型。

2 結果與分析

2.1 大風變化特征

2.1.1 年變化近10年東錢湖地區(qū)共出現(xiàn)大風天數(shù)455 d，平均每年出現(xiàn)45.5 d。從圖1可以看到，東錢湖大風天數(shù)最多出現(xiàn)在2012年，為66 d；最少出現(xiàn)在2015年，僅16 d。除2015年16 d外，其余9年出現(xiàn)的大風天數(shù)均在37～66 d之間，2016—2020年大風天數(shù)在37～47 d之間。

圖1 2011—2020年每年大風天數(shù)變化特征

2.1.2 季節(jié)變化將大風天數(shù)按照春、夏、秋、冬四季進行分類，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。通過統(tǒng)計大風天數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，春季105次、夏季115次、秋季132次、冬季103次（圖2）?？傮w來說，四季大風天數(shù)較為平均，秋季略多，春季、冬季略少。

圖2 2011—2020年四季大風天數(shù)變化特征

2.1.3 月變化各月均有大風出現(xiàn)，其中8月最多，有61次，6月最少，僅有12次，其余10個月出現(xiàn)的大風天數(shù)均在29～51 d（圖3）。

圖3 2011—2020年各月大風天數(shù)變化特征

2.1.4 風速變化通過分析篩選出的大風日的日極大風速，發(fā)現(xiàn)大風風速等級均在6～10級之間，因此分為6、7、8、9和10級共5個等級進行研究。由表1可知，風速為6級的天數(shù)有356 d，占78.3%；7級次之，為76 d，頻率16.7%；8級17 d，占3.7%，9級4 d，占0.9%；10級2 d，占0.4%（表1）。日極大風速的最大值為28.3 m/s，出現(xiàn)在2019年8月10日，風向正東90°，主要是受“利奇馬”臺風中心附近密閉云系影響所致。

表1 2011—2020年大風等級天數(shù)統(tǒng)計

大風持續(xù)（大風日連續(xù)出現(xiàn)）時間為1 d的次數(shù)最多，有210 d，占連續(xù)大風次數(shù)的67.3%，連續(xù)2 d出現(xiàn)72次，連續(xù)3 d出現(xiàn)22次，連續(xù)4 d大風過程出現(xiàn)6次，連續(xù)5 d和6 d大風過程各出現(xiàn)1次（表2）。

表2 2011—2020年各級大風持續(xù)次數(shù)統(tǒng)計

從4個季節(jié)的大風日風速來看，6級大風最多，7級次之，其次為8級，9級和10級。10級僅有2次，均出現(xiàn)在夏季，風速分別為28.3 m/s和27.9 m/s，分別由2019年臺風“利奇馬”和2012年臺風“?？钡呐_風中心附近密閉云系影響所致。

2.1.5 大風風向變化統(tǒng)計了篩選出的455個大風日個例按照風向的16個方位。統(tǒng)計結果表明：東錢湖大風的風向在16個方位中均有出現(xiàn)，其中西西北風（WNW）出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率為18.5%，NNE次之，頻率為14.7%，NE頻率為9.7%，N頻率為8.6%，NW頻率為7.7%，NNW頻率為7.5%，占總風向的66.6%。這表明偏北風是東錢湖地區(qū)盛行大風的主要風向。

將風向按照春、夏、秋、冬四季進行分類，可以發(fā)現(xiàn)，無論哪個季節(jié)偏北大風次數(shù)都大于偏南大風次數(shù)，其中偏北大風冬季最多，夏季最少。而對于偏南大風而言，秋冬季節(jié)較少，僅只有個位數(shù)，春季開始增多，夏季達到最大值，占所有偏南風量的66%。

將大風的風向按照春、夏、秋、冬四季進行分類研究?？梢园l(fā)現(xiàn)，春季北東北風（NNE）出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率為20.0%，WNW次之，頻率為15.2%，整體來說偏北大風明顯多于其他方向的大風，是東錢湖地區(qū)春季盛行大風的主要風向。夏季偏東風（N）出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率為21.7%，北東北（NNE）和東東南（ESE）次之，頻率為10.4%，整體來說偏東大風要明顯多于其他方向的大風，是東錢湖地區(qū)夏季盛行大風的主要風向。秋季北東北風（NNE）出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率為20.5%，西西北（WNW）次之，頻率為16.7%，其次為北（N）和東北（NE），頻率為13.6%，整體來說偏北大風要明顯多于其他方向的大風，是東錢湖地區(qū)秋季盛行大風的主要風向。冬季西西北風（WNW）出現(xiàn)次數(shù)最多，頻率為35.0%，西北（NW）次之，頻率為14.6%，其次北西北（NNW），頻率為11.7%，整體來說，西北大風要明顯多于其他方向的大風，是東錢湖地區(qū)冬季盛行大風的主要風向。

2.2 大風分型和環(huán)流形勢特征

通過分析歸類天氣系統(tǒng)和環(huán)流特征，可將造成東錢湖大風的天氣系統(tǒng)分為冷空氣、高壓邊沿和后部、熱帶氣旋、中小尺度、低渦東移、低壓倒槽六大類（表3）。

表3 2011—2020年大風分型統(tǒng)計

2.2.1 冷空氣型冷空氣大風在所有大風類型中比例最多，頻率為41.5%，風向常為偏北風，常常發(fā)生在11月至翌年3月，最多頻率發(fā)生在12月，其次為翌年1月和2月。從10月和11月開始，季節(jié)進入調整期，此時北方冷空氣開始活躍，受冷空氣影響的大風數(shù)也逐漸增多，而至翌年4月，南方暖濕氣流活躍起來，受冷空氣影響而產生的大風次數(shù)明顯減少，到了夏季（6—8月）就基本不受冷空氣影響而產生的大風。

以2017年2月28—20日天氣過程為例。從2017年2月18日08:00海平面氣壓形勢圖上可以發(fā)現(xiàn)，我國華北、華東一帶有高壓中心盤踞，在新疆阿爾泰山脈附近有低壓逐漸發(fā)展，同時在貝加爾湖西側附近有一個高壓中心存在。18日14:00，華北、華東一帶的高壓逐漸南壓入海，新疆阿爾泰山脈附近的低壓已經移至貝加爾湖南側，貝加爾湖西側附近的高壓中心穩(wěn)定少動。19日08:00低壓中心逐漸向偏東方向移動，移至我國東北地區(qū)，并與河套地區(qū)的低壓打通，形成一個東西向狹長但范圍較大的低壓，同時貝加爾湖西側的高壓中心不斷加強，使得氣壓梯度在高壓中心和低壓之間堆積。19日白天起該高壓不斷南壓，氣壓梯度進一步增大，20日凌晨到上午冷空氣前鋒抵達東錢湖地區(qū)，產生大風。在500 hPa高度場上2月18日內蒙古、甘肅到青海一帶有高空槽，東錢湖地區(qū)在槽前西北氣流里；隨著高空槽逐漸東移，東錢湖地區(qū)逐漸轉為西南氣流控制。20日上午高空槽移動過境，冷空氣前鋒隨著槽后西北氣流抵達東錢湖地區(qū)。

2.2.2 高壓邊沿和后部型高壓邊沿和后部型大風占所有大風類型中的16.5%。除2月和6月外，其余10個月均有高壓邊沿和后部型大風出現(xiàn)，其中10月出現(xiàn)的頻率最多，其次為8月和9月，這是由于夏季和秋季副高強盛，在其邊沿和后部往往容易出現(xiàn)大風（表4）。

表4 2011—2020年高壓邊沿和后部型大風統(tǒng)計

以2014年5月21—23日天氣過程為例。5月21日500 hPa上不斷有短波槽東移，海平面氣壓圖上，在浙江東側有一個高壓中心存在，東錢湖地區(qū)處在高壓控制。22日河套地區(qū)附近有地面低壓中心不斷加強，同時浙江東部的高壓中心緩慢加強，并向東北方向移動，使得我國東部地區(qū)有氣壓梯度堆積；23日高壓中心進一步加強，并且不斷向東北方向緩慢移動，低壓中心穩(wěn)定少動，使得氣壓梯度進一步加大，從而引起大風。

2.2.3 熱帶氣旋型東錢湖地區(qū)緊靠東部沿海，常受臺風的影響。由表5可知，熱帶氣旋系統(tǒng)引起的大風比例僅次于冷空氣、高壓邊沿和后部，占所有大風類型的15.5%，熱帶氣旋型大風往往發(fā)生在7—10月，其中以8月最多，9月次之。

表5 2011—2020年熱帶氣旋型大風統(tǒng)計

以2019年8月9—10日 超 強 臺風“利奇馬”影響過程為例。8月9日08:00，臺風“利奇馬”中心已移至釣魚島西北方向，并繼續(xù)向西北方向移動。東錢湖地區(qū)受臺風中心北側偏東氣流里，有明顯的其他梯度。隨著臺風“利奇馬”進一步向西北方向移動，并于10日01:45前后以超強臺風級別在浙江省溫嶺市城南鎮(zhèn)登陸，登陸時近中心最大風力52 m/s，成為2019年以來登陸我國強度最強的臺風，同時躋身建國以來登陸浙江最強臺風第3位。10日03:38東錢湖地區(qū)出現(xiàn)日極大風速28.3 m/s，主要是受臺風中心附近密閉云系影響。

2.2.4 中小尺度型中小尺度型占大風總天數(shù)12.8%，一般出現(xiàn)在春、夏和初秋，主要出現(xiàn)在夏季6—8月，其中7月最多，8月和6月次之。中小尺度型大風的產生主要是受夏季強對流天氣和春季冷暖氣流交匯影響所致。

2.2.5 低渦東移型低渦東移型占大風總天數(shù)的10.3%，一年四季都會出現(xiàn)，最多頻率出現(xiàn)在4月，占23.4%；5月次之，占12.8%。

2.2.6 低壓倒槽型低壓倒槽型引起的大風是所有引起的大風系統(tǒng)里最少的，僅占3.3%。

3 結論

（1）東錢湖年平均大風45.5 d，大風天數(shù)以2012年最多，2015年最少，其余9年大風天數(shù)在37～66 d之間。

（2）大風全年均可出現(xiàn)，4個季節(jié)出現(xiàn)的頻率較為平均，秋季略多，春、冬季略少。大風各月均有出現(xiàn)，8月最多，6月最少。

（3）大風風速等級均在6～10級，6級最多；大風持續(xù)時間1 d的次數(shù)最多，偶有連續(xù)5、6 d大風過程。4個季節(jié)的大風6級最多，偶有10級出現(xiàn)。

（4）大風在16個方位均有出現(xiàn)，西西北風（WNW）最多。無論哪個季節(jié)，偏北大風天數(shù)都大于偏南大風天數(shù)；偏北大風冬季最多，夏季最少，偏南大風夏季最多，秋、冬季較少。春、秋季北東北風（NNE）最多，夏季偏東風（N）最多，冬季西西北風（WNW）最多。

（5）影響東錢湖大風的天氣系統(tǒng)分為冷空氣、高壓邊沿和后部、熱帶氣旋、中小尺度、低渦東移、低壓倒槽六大類，冷空氣型最多，高壓邊沿和后部型次之。