唐山三島海洋站水文氣象要素特征分析

李桂敏，杜雨蒙*，劉 龍，王全穎，張浩男

（國家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，河北 秦皇島）

引言

渤海灣是渤海向西凹入的弧形淺水灣,分布有天津港、曹妃甸港、唐山港等多個港口,是我國重要的海上門戶及水上交通運(yùn)輸樞紐[1]，因此，深入研究渤海的水文、氣象特征，對于保障我國國防建設(shè)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會尤其是環(huán)渤海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。袁本坤等[3]通過對環(huán)渤海沿岸9 個岸基海洋站的表層水溫和鹽度等觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了該海域表層水溫和鹽度的季節(jié)變化特征。夏維等[4]通過對珠江口附近海域夏季氣象水文要素實(shí)測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)表層鹽度主要受降水影響，降水量增多會造成觀測站位鹽度驟減。

本文利用唐山三島海洋站2018-2020 年間氣溫、氣壓、降水、表層水溫和鹽度實(shí)測整點(diǎn)數(shù)據(jù)資料，統(tǒng)計(jì)分析唐山三島海洋站水文氣象數(shù)據(jù)變化規(guī)律，了解其特征變化，為促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)一步提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)說明

唐山三島海洋站于2013 年8 月建站，現(xiàn)為無人值守站。該站監(jiān)測項(xiàng)目覆蓋氣溫、氣壓、相對濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降水、表層水溫、鹽度和潮汐等八項(xiàng)水文氣象要素。

本文選取的水文氣象要素?cái)?shù)據(jù)為唐山三島海洋站2018 年1 月-2020 年12 月的實(shí)測整點(diǎn)數(shù)據(jù)。本文中春季為3-5 月，夏季為6-8 月，秋季為9-11 月，冬季為12 月、1 月、2 月。

2 結(jié)果分析

2.1 氣象要素分析

2.1.1 氣溫、氣壓要素特征分析

2018-2020 年唐山三島海洋站氣溫月均值均為1月開始逐步上升，6-7 月份達(dá)到最高值，之后逐步下降，并在1 月份、2 月份或12 月份出現(xiàn)最低值。由圖1還可看出，氣壓月均值與氣溫月均值走向相反，表現(xiàn)出氣壓月均值從1 月份開始減小，在6-8 月份達(dá)到最低值，之后氣壓月均值逐步上升，三年氣壓月均值最大值均出現(xiàn)在12 月份。2018-2020 年氣溫特征值統(tǒng)計(jì)見表1，2018-2020 年氣壓特征值統(tǒng)計(jì)見表2。

表1 2018-2020 年氣溫特征值統(tǒng)計(jì)

表2 2018-2020 年氣壓特征值統(tǒng)計(jì)

圖1 2018-2020 年氣溫、氣壓月均值曲線

唐山三島海洋站氣溫年均值、氣壓年均值變化較小，氣溫月最高出現(xiàn)在夏季，最低出現(xiàn)在冬季；氣壓與氣溫最高、最低值出現(xiàn)時間相反，最高出現(xiàn)在冬季，最低出現(xiàn)在夏季。由圖2 可知，唐山三島海洋站氣壓月均與氣溫月均呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)性。

圖2 2018-2020 年氣溫、氣壓相關(guān)性分析

2.1.2 降水要素特征分析

由圖3 可知，2018-2020 年唐山三島海洋站夏季降水量逐年降低，相較于2018 年和2019 年，2020 年春季、秋季降水量有明顯增加，均大于前兩年同季節(jié)降水量。2018-2020 年唐山三島海洋站降水量主要集中在夏季，其次為春季、秋季，冬季降水量較少，具有明顯的季節(jié)性變化特征。

圖3 2018-2020 年降水各季總降水量

2.2 表層水溫、鹽度要素特征分析

唐山三島海洋站表層水溫月均值從1 月份開始逐漸升高，到7、8 月份表層水溫月均值達(dá)到最大，然后開始呈現(xiàn)下降趨勢。表層鹽度月均值由1 月份開始逐漸升高，春季出現(xiàn)最大值，然后逐漸開始下降，在7、8、9 月份出現(xiàn)最低值，之后表層鹽度月均值逐漸上升。結(jié)合圖4、圖5 可看出，2018-2020 年唐山三島海洋站表層鹽度變化與降水量有密切關(guān)系，7、8、9 月份降水量最大，同期表層鹽度月均值最低，其他月份降水量適中，表層鹽度變化較小。

圖4 2018-2020 年表層水溫、鹽度月均值曲線

圖5 2018-2020 年表層鹽度月均值、月累計(jì)降水量曲線

圖6、圖7 分別對表層鹽度與表層水溫、表層鹽度與降水相關(guān)性進(jìn)行分析，由此可知，唐山三島海洋站表層鹽度月均值與表層水溫關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)，但關(guān)系不顯著；與降水呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖6 2018-2020 年表層水溫、鹽度相關(guān)性分析

圖7 2018-2020 年降水、表層鹽度相關(guān)性分析

2018-2020 年表層水溫特征值統(tǒng)計(jì)見表3。2018-2020 年表層鹽度特征值統(tǒng)計(jì)見表4。

表3 2018-2020 年表層水溫特征值統(tǒng)計(jì)

表4 2018-2020 年表層鹽度特征值統(tǒng)計(jì)

2018-2020 年唐山三島海洋站表層水溫、鹽度年平均值變化較小。表層水溫年最高值逐年略微下降，年最低值逐年略微升高；表層水溫年最高值均在8月份（夏季），年最低值出現(xiàn)比較分散，分別出現(xiàn)在1月、2 月、12 月份，但均出現(xiàn)在冬季。2018 年、2020 年表層鹽度年最大值、年最小值變化不大，2019 年表層鹽度年最大值、年最小值和年平均值較2018 年和2020 年偏低。

3 結(jié)論

（1）唐山三島海洋站的氣溫與氣壓要素呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，并有明顯的季節(jié)性變化。年最高氣溫值出現(xiàn)在夏季，年最低氣溫值出現(xiàn)在冬季；年最高氣壓值與溫度值趨勢相反，年最高氣壓出現(xiàn)在冬季，年最低氣壓出現(xiàn)在夏季。

（2）唐山三島海洋站降水主要集中在夏季，春秋次之，冬季最少，存在明顯的季節(jié)性變化。

（3）唐山三島海洋站表層水溫均有明顯的季節(jié)性變化，夏季表層水溫最高，冬季表層水溫最低，變化趨勢與氣溫變化相同。

（4）2018-2020 年唐山三島海洋站表層鹽度最低值出現(xiàn)在夏季，主要受降水影響，表層鹽度與降水呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)性。