秦皇島海洋站風要素特征分析

楊超 傅圓圓 張浩男 張坤蘭 李桂敏 姚遠(通訊作者)

（國家海洋局秦皇島海洋環境監測中心站，河北 秦皇島 066002）

渤海的風場具有典型的季風氣候，冬、夏季的主風向幾乎有180°的變化。近年來，很多學者對黃、渤海大風的氣候特征進行了分析論述。田天等對龍口海洋站風況進行特征分析，得出龍口海洋站的風具有典型的季風性氣候特征。李銀忠等通過對東營港海洋站5年的風要素進行特征分析，得出東營港海洋站的風具有明顯的季節特征和年際變化。

本文利用秦皇島海洋環境監測站（以下簡稱秦皇島海洋站）2015-2019年間10 min平均風速、風向數據對平均風速、風向、極大風和出現大風天氣的天數進行了特征分析，為了解河北省沿海海區的風要素特征，有效較少風災造成損失、為海洋防災減災、合理開發利用海洋風資源提供依據。

一、數據來源

秦皇島海洋站于1959年12月建站，位于河北省秦皇島市海港區，國家海洋局秦皇島海洋環境監測中心站管理，有人值守。目前，秦皇島海洋站水文氣象觀測項目共10項，分別為表層海水溫度、表層海水鹽度、潮汐、氣壓、空氣溫度、相對濕度、降水量、霧、風和海浪。

本文對風要素特征分析，采用的是秦皇島海洋站2015-2019年間實測風速、風向資料（T051、T053報文數據），對數據進行質量控制，資料的觀測標準和精度均符合《GB/T 14914.2-2019海濱觀測規范 第2部分：海濱觀測》的要求。大風天數統計是日極大瞬時風速值大于或等于17.0m/s為大風日。

二、分析結果

本文對2015-2019年秦皇島海洋站風要素特征分析包括平均風速月際和年際變化，風向分布規律，極大風出現時間，大風出現天數和出現概率。

（一）風速

通過對秦皇島海洋站2015-2019年5a風要素資料的統計分析，對年平均風速、累年月平均風速、各年度月平均風速的變化規律，以及多年和各年度逐月各個風向上平均風速的分布規律進行歸納總結。

1.年平均風速 五年平均風速變化很小，總體呈現微弱下降趨勢，如圖1所示。

秦皇島海洋站2015-2019年累年月平均風速及各個年度每月的平均風速如圖2所示，5a月平均風速呈現“兩谷兩峰”狀態。第一波谷出現在12月到次年2月，平均風速最小值為3.1 m/s，第一波峰出現在3-5月，平均風速為最大值為4.0 m/s；第二波谷出現在6-8月，平均風速最小值為3.3 m/s，第二波峰出現在9-11月，平均風速最大值為3.6 m/s。1、2、7、8、12月風力為2級，其余月份風力為3級。受入海高壓影響，各個年度的月平均風速最大值出現在2019年4月，為4.2 m/s；月平均風速最小值為3.0 m/s，分別出現在2015年7月，2017年1、2、12月，2018年12月。由月平均風速呈現的狀態可知，秦皇島海洋站春秋兩季的平均風速大于冬夏兩季，春季在一年中的風速最大，冬季最小。

2.月平均風速 圖3給出了2015-2019年5a平均狀態下16個方位月平均風速，其中最大平均風速出現在9月份S向風，為5.6 m/s；最小平均風速出現在7月份NW向風，為1.7 m/s。從曲線可看出，以S向風平均風速月際變化最大，為3.2～5.6 m/s；N向風平均風速月際變化最小，為2.1～2.8 m/s。除S向風9月份平均風力為4級，其它方向上各月平均風速風力均為2～3級。可見，秦皇島海洋站5a平均狀態下各方向上月平均風速風力均較小。

（二）風向

秦皇島海洋站2015-2019年平均狀態下全年以WSW和SW風向為主，出現頻率均為9.5%，W向風出現頻率次之，為8.4%，出現頻率最低的風向為ESE向，僅為3.4%。風向玫瑰圖見圖4。現以12月～次年2月、3～5月、6～8月和9～11月分別代表冬、春、夏和秋四季，對5a平均狀態下的風向分布進行分析。

冬季以偏W向風為主，出現頻率為22.4%，SW向風次之，出現頻率為8.3%，以SE和SSE風向出現頻率最低，均為2.3%。風向玫瑰圖見圖5a。

春季以SW風向為主，出現頻率為13.4%，SSW風向次之，出現頻率為10.6%，出現頻率最低的風向為ESE向，頻率為3.3%。風向玫瑰圖見圖5b。

夏季以S風向為主，出現頻率為10.6%，SSW風向次之，出現頻率為10.4%，以WNW風向出現頻率最低，為3.4%。風向玫瑰圖見圖5c。

秋季以W風向出現頻率最高，為11.8%，WSW風向出現頻率次之，為10.8%，以ESE和SE風向出現頻率最低，均為1.9%。風向玫瑰圖見圖5d。

通過對全年及四季風向分布頻率分析可知，秦皇島海洋站風向分布具有明顯的季節變化，全年主要以偏西南向風為主，秋冬兩季以偏西風為主，夏季以偏南風為主，春季作為冬季到夏季的過渡季節，其風向以西南向風為主。

（三）極大風

2015-2019年間每月極大風風向、風速及出現時間。這五年間最大的極大風出現在2017年8月3日09:10，風速為24.7 m/s，風力10級，風向為S。極大風最小值出現在2017年1月29日10:45，風速為12.5 m/s，風力6級，風向NNW。五年間極大風大多為7-9級大風，其中僅2016年3月、2017年1月和2018年11月三個月份的極大風為6級風力，2017年8月極大風風力達到10級，其他月份極大風均為7-9級大風。風力大于6級的頻率為95%；大于7級的頻率為33.3%；大于8級的頻率為10%；大于9級的風力出現兩次，頻率為1.7%。

（四）大風出現天數及出現概率

2015-2019年間每月大風天數。秦皇島海洋站大風天數較少，五年出現大風天數共35天，其中2018年大風天數最少，為5天，2016和2019年大風天數最多，均為9天。每年大風天數出現概率如圖5所示。

五年間出現大風天數最多的季節為夏季，大風天數達20天，春秋兩季出現大風天數分別為10天和5天，冬季未出現大風，天數為0。各季節大風天數出現概率見圖6。

三、結論

通過對秦皇島海洋站2015-2019年間的實測風速、風向資料進行統計分析，對風速、風向的變化規律，以及極大風和大風天數的出現進行歸納總結，得出結論如下：

1.秦皇島海洋站5a平均風速變化很小，總體呈現微弱下降趨勢。5a月平均風速呈現“兩谷兩峰”狀態，兩個波谷分別出現在冬夏兩季，春秋兩季為兩個波鋒。春季在一年中的風速最大，冬季最小。秦皇島海洋站5a平均狀態下各方向上月平均風速風力均較小，除S向風9月份平均風力為4級，其它方向上各月平均風速風力均為2-3級。

2.秦皇島海洋站2015-2019年5a平均狀態下全年以WSW和SW風向為主，出現頻率均為9.5%，W向風出現頻率次之，為8.4%，出現頻率最低的風向為ESE向，僅為3.4%。秋冬兩季以偏西風為主，夏季以偏南風為主，春季作為冬季到夏季的過渡季節，其風向以西南向風為主。

3.5a最大的極大風出現在2017年8月3日09:10，風速為24.7 m/s，風力10級，風向為S。極大風最小值出現在2017年1月29日10:45，風速為12.5 m/s，風力6級，風向NNW。極大風多為7-9級大風，風力大于6級的頻率為95%；大于7級的頻率為33.3%；大于8級的頻率為10%；大于9級的風力出現兩次，頻率為1.7%。

4.秦皇島海洋站大風天數較少，五年出現大風天數共35天，大風天數出現最多的季節為夏季，冬季沒有大風天氣出現。