湖南省永州市風(fēng)向風(fēng)速特征統(tǒng)計(jì)分析

劉 沈，付 煒，黃杰貞

(湖南省永州市氣象局，永州 425000)

0 引言

永州地區(qū)地形復(fù)雜，南北跨度大，風(fēng)向風(fēng)速的預(yù)報(bào)難度較大[1]。日常工作中，預(yù)報(bào)員主要關(guān)注的是短臨時(shí)段破壞性大風(fēng)的預(yù)警預(yù)報(bào)，對(duì)日常短中期預(yù)報(bào)的風(fēng)向風(fēng)速把握性較小，關(guān)注度偏低。為了提高日常預(yù)報(bào)風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，文章分析了永州市各縣區(qū)30 a的風(fēng)向風(fēng)速基本特征規(guī)律，以期為今后的預(yù)報(bào)提供依據(jù)，進(jìn)而提高風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)質(zhì)量。

1 資料與方法

文章利用永州地區(qū)1986—2015年的地面觀測(cè)資料，對(duì)永州地區(qū)11個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站以20：00為日界的24 h最大10 min平均風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)氣預(yù)函〔2014〕91號(hào)文件，預(yù)報(bào)風(fēng)速≤3級(jí)時(shí)，即風(fēng)速<5.4 m/s均認(rèn)為風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)正確，故文章重點(diǎn)研究4級(jí)及以上風(fēng)力的統(tǒng)計(jì)特征[2-7]。上述地面觀測(cè)資料日最大風(fēng)向風(fēng)速缺測(cè)率僅為0.26%，滿足此次統(tǒng)計(jì)研究的要求；此外江華站(1990年)、冷水灘站(2008年、2014年)、寧遠(yuǎn)站(2011年)涉及臺(tái)站搬遷，觀測(cè)環(huán)境發(fā)生變化，將在文章中單獨(dú)說(shuō)明。

2 永州地區(qū)最大風(fēng)速、風(fēng)向總體分布特征分析

2.1 年際分布特征

2.1.1 最大風(fēng)速年平均分布特征

對(duì)永州地區(qū)11個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站點(diǎn)的日最大風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，永州風(fēng)力≤3級(jí)的站點(diǎn)占總數(shù)的72.9%，其中，祁陽(yáng)站最多，為90.0%，江華站最少，為34.0%；江華、零陵、江永和道縣出現(xiàn)的次數(shù)均小于總數(shù)的70%。

永州地區(qū)≥4級(jí)風(fēng)力各站年平均出現(xiàn)日數(shù)如圖1所示，江華≥4級(jí)風(fēng)力年平均日數(shù)達(dá)240.1 d，由于江華站搬遷前后≥4級(jí)風(fēng)力出現(xiàn)情況有較大變化，對(duì)1990年搬遷之后≥4級(jí)風(fēng)力的天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，≥4級(jí)風(fēng)力日數(shù)達(dá)到264.2 d；零陵站達(dá)160.1 d，江永站為137.8 d，道縣為125.0 d，冷水灘站為93.7 d(搬遷之后為130.6 d)。

圖1 永州地區(qū)1986—2015年≥4級(jí)風(fēng)力各站年平均日數(shù)

對(duì)各站1986—2015年各等級(jí)風(fēng)力進(jìn)行分析，除江華站最大風(fēng)力主要為3～5級(jí)外，其他站點(diǎn)的最大風(fēng)力主要分布于2～4級(jí)。除零陵、冷水灘和江華之外，其他出現(xiàn)6級(jí)及以上最大風(fēng)力年平均日數(shù)不超過(guò)1 d。上述研究表明，永州地區(qū)各站點(diǎn)除江華站外日最大風(fēng)力主要集中于3級(jí)及以下，3級(jí)以上風(fēng)力出現(xiàn)日數(shù)因站點(diǎn)分布不均存在較大差異且最大風(fēng)力等級(jí)分布存在地區(qū)差異。因此，對(duì)于風(fēng)力等級(jí)的預(yù)報(bào)需要重點(diǎn)關(guān)注。

2.1.2 最大風(fēng)的風(fēng)向年平均分布特征

對(duì)永州地區(qū)各站最大風(fēng)風(fēng)向30 a平均分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，江華和雙牌站最大風(fēng)風(fēng)向主要集中于NNW、N、NNE和NE；新田站NW、NNW和N最多，其他風(fēng)向分布較為均勻；江永、藍(lán)山和東安站最大風(fēng)風(fēng)向主要集中于NEN、E和ESE，此外S風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)也較多；祁陽(yáng)、寧遠(yuǎn)、零陵、道縣和冷水灘站風(fēng)向主要集中于N、NNE、NE和ENE。上述結(jié)果表明，永州地區(qū)各站最大風(fēng)風(fēng)向分布具有一定集中性，但個(gè)別站風(fēng)向分布離散度較大。此外，部分站點(diǎn)的風(fēng)向具有類似的分布規(guī)律，有較好的氣候一致性。

對(duì)永州地區(qū)各站最大風(fēng)力≥4級(jí)的風(fēng)向30 a平均分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。道縣、零陵和冷水灘站最大風(fēng)力≥4級(jí)的風(fēng)向集中于N至NE；新田和東安站主要為偏西南風(fēng)，此外東安偏東風(fēng)向也較多；祁陽(yáng)和寧遠(yuǎn)站主要集中于偏東北風(fēng)和偏西南風(fēng)向；江永站主要為偏南風(fēng)向；藍(lán)山站主要為偏東風(fēng)向；江華和雙牌站集中于NNW至N。結(jié)合各站風(fēng)力等級(jí)分布特征和上述結(jié)果，永州地區(qū)各站最大風(fēng)力≥4級(jí)的風(fēng)向分布具有一個(gè)較明顯的特征：風(fēng)力≥4級(jí)年平均日數(shù)多的站點(diǎn)其風(fēng)向分布具有很強(qiáng)的集中性，道縣、零陵和冷水灘風(fēng)力≥4級(jí)風(fēng)向集中于偏北到正北，江華風(fēng)向集中于正北，江永為正東風(fēng)。

2.2 季節(jié)分布特征

2.2.1 各季最大風(fēng)速≥4級(jí)分布特征

永州地區(qū)各站各季最大風(fēng)速≥4級(jí)日數(shù)變化趨勢(shì)基本呈現(xiàn)夏季、春季、秋季、冬季遞減的趨勢(shì)，但雙牌、藍(lán)山、江永和江華站呈現(xiàn)出秋季或夏季最大風(fēng)速≥4級(jí)年平均日數(shù)最少的特征，此外江永和江華呈現(xiàn)出不明顯的冬春多、夏秋相對(duì)偏少變化趨勢(shì)；統(tǒng)計(jì)年最大風(fēng)速≥4級(jí)日數(shù)較多站點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)冷水灘、道縣和零陵站呈現(xiàn)較明顯的季節(jié)差異，但是江永、江華各季變化不大，為全年最大風(fēng)速≥4級(jí)出現(xiàn)日數(shù)最多地區(qū)。

2.2.2 最大風(fēng)各季風(fēng)向分布特征

對(duì)永州地區(qū)各站各季最大風(fēng)力≥4級(jí)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)向年平均日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，文章重點(diǎn)關(guān)注各季最大風(fēng)力≥4級(jí)的日數(shù)中相同風(fēng)向大于5 d的站點(diǎn)的分布情況，對(duì)不滿足條件的站點(diǎn)進(jìn)行省略處理。永州地區(qū)冬季道縣、雙牌、冷水灘、江華和零陵站主要風(fēng)向?yàn)镹NW到NE，符合東亞冬季風(fēng)特征，但江永站主要為ENE和E風(fēng)向，對(duì)于其獨(dú)特的風(fēng)向分布，需要進(jìn)一步對(duì)其地形等諸多因素進(jìn)行研究；春季江永站仍以偏東風(fēng)向?yàn)橹?，江華站以NNW到N為主，SSW到S也出現(xiàn)10 d左右，零陵站以N到NE風(fēng)向?yàn)橹鳎{(lán)山、冷水灘和道縣站主要風(fēng)向?yàn)镹到NNE和SSW到S；夏季各站均以南風(fēng)或偏南風(fēng)為主，但是江永站仍有5 d為偏東風(fēng)；秋季除江永站以偏東風(fēng)為主，其他站均以偏北風(fēng)為主。上述研究表明永州各站秋冬季以偏北風(fēng)為主，春季南北風(fēng)均占較大比例，但北風(fēng)更多，夏季以偏南風(fēng)為主，江永站除夏季外，各季均以偏東風(fēng)為主。

2.3 月際分布特征

2.3.1 最大風(fēng)速≥4級(jí)日數(shù)月際分布特征

對(duì)各月各站風(fēng)力≥4級(jí)出現(xiàn)日數(shù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，東安、祁陽(yáng)和新田站各月風(fēng)力≥4級(jí)平均日數(shù)變化趨勢(shì)及各月日數(shù)近乎一致，但總體出現(xiàn)日數(shù)較其他站少，在4月和7月出現(xiàn)兩個(gè)峰值，7月出現(xiàn)日數(shù)最多，為7 d左右，9月至次年2月出現(xiàn)日數(shù)很少；雙牌站3—4月出現(xiàn)日數(shù)最多，主要出現(xiàn)在2—5月和7月，其他月份較少；江永站呈現(xiàn)與其他站不同的分布特征，5—9月出現(xiàn)日數(shù)相對(duì)較少，10月至次年4月出現(xiàn)較多，且峰值出現(xiàn)在1月；道縣、藍(lán)山、冷水灘、零陵和寧遠(yuǎn)站各月出現(xiàn)日數(shù)有一定差異，但各月變化趨勢(shì)較一致，呈現(xiàn)3—4月和7月雙峰型波動(dòng)，9月至次年2月出現(xiàn)日數(shù)相對(duì)較少，但零陵站各月出現(xiàn)日數(shù)變化幅度較??；江華站全年各月出現(xiàn)日數(shù)基本在20 d左右，變化幅度小。綜上所述，永州地區(qū)大多數(shù)縣區(qū)風(fēng)力≥4級(jí)日數(shù)有明顯的月際變化，多數(shù)站點(diǎn)風(fēng)力≥4級(jí)日數(shù)在7月出現(xiàn)最多，另有江華站雖然3月出現(xiàn)最多，但僅比7月多0.2 d；此外江永和雙牌站風(fēng)力≥4級(jí)日數(shù)最多月份分別出現(xiàn)在3月和4月；永州地區(qū)總體呈現(xiàn)3—8月風(fēng)力≥4級(jí)日數(shù)多而其余月份日數(shù)較少的情況。

2.3.2 最大風(fēng)的風(fēng)向月際分布特征

對(duì)永州地區(qū)靜風(fēng)以上等級(jí)風(fēng)力的各月風(fēng)向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，祁陽(yáng)和冷水灘站全年除6月和7月最多風(fēng)向?yàn)镾SW外，其他月份均為NNE，但相對(duì)于其他月份，4月、5月和8月NNE所占比例較少；東安和江永站各月最多風(fēng)向以E風(fēng)為主，東安站6月和7月為SW風(fēng)，10月為ESE，江永站除6月、7月其他月份均為E風(fēng)；零陵、道縣和寧遠(yuǎn)站各月風(fēng)向以NNE或NE為主，其中6月、7月零陵站以SSE風(fēng)最多，道縣站6—8月S風(fēng)最多，寧遠(yuǎn)6月、7月SW風(fēng)最多；雙牌站1—4月NNW風(fēng)最多，5月和8—12月以NNE或NE風(fēng)為主，6—7月S風(fēng)最多；藍(lán)山站全年除4—8月S風(fēng)最多，其他月份均以ENE最多；江華站全年除6月、7月以S風(fēng)最多，其他月份均為N風(fēng)最多。此外對(duì)各站各月風(fēng)向分布的集中程度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)新田和祁陽(yáng)站各月風(fēng)向分布集中度較低，各風(fēng)向分布較均勻，而江永和江華站風(fēng)向最為集中，各月最多3個(gè)風(fēng)向平均比例超過(guò)全部風(fēng)向的2/3；此外，發(fā)現(xiàn)各月風(fēng)向集中度在10月至次年3月較高，其他月份相對(duì)較小。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)永州地區(qū)地形復(fù)雜，南北跨度大、風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)難度較大的問(wèn)題。對(duì)永州市1986—2015年11個(gè)國(guó)家級(jí)站點(diǎn)的10 min平均風(fēng)向風(fēng)速基本特征規(guī)律進(jìn)行了分析，選取特征參量，進(jìn)行歸納總結(jié)，得出不同時(shí)段風(fēng)向風(fēng)速具有代表性的分布特征，為今后預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。