渤海西岸海陆风研究

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渤海西岸处于中纬度西风带、东亚季风区,四季分明。该地区气候受海洋影响较为显著,也是海陆风的多发地区,具有典型的海陆风环流特征,海陆风环流对该地区的天气和气候有重要的影响,具有重要的研究意义。  本文从海陆风的特征、近地边界层环流特征、天气背景分型及海风锋的识别与统计、天气个例诊断和数值模拟试验等5个方面对渤海西岸的海陆风进行了研究。首先,根据海上、沿海及内陆三个代表站的每小时的自动气象观测资料,利用统计方法分析了三站2010年全年风向频率变化及主导风向和季节变化特征;从2010年地面自动观测资料中三站分别获得了64、73、53个海陆风日,以黄骅气象站为例,对每个海陆风日的初始和最大海风时刻及风向、风速和初始海风到最大海风的时间差、风速差以及海风发生前后的湿度、温度变化进行了统计和分析,并与沿海站和海上站的观测资料进行了对比分析,揭示了海陆风环流的统计特征和季节变化规律。其次,利用沧州测风塔数据资料,分析了海陆风的近地边界层环流特征。再次,通过常规气象观测资料对诱发海风锋的海陆风日个例进行了天气背景分型,然后基于自动气象站资料,对发生在渤海西岸的海风锋进行识别与特征统计。第四,利用常规观测资料、地面1小时一次的自动气象站资料、NCEPfnl1°×1°再分析资料、天津250m的气象铁塔资料和沧州新一代天气雷达资料,对2011年7月14日由海风锋引发的局地强对流天气进行了诊断分析。最后,运用中尺度WRF数值模式,对这次由海风锋引发的局地强对流天气过程做了数值模拟试验。得到如下结论:1、渤海西岸是海陆风多发地,海陆风日占统计日数的20%左右;海风对沿海和海上影响比较显著,对内陆影响相对较弱,而陆风是对内陆地区影响相对较强,对沿海及海面相对较弱;海陆风季节分布不均,夏季最多,春秋季次之,冬季最少;海陆风环流日变化明显,初始海风时刻11:00~12:00,平均海风风速3.9m/s;,海陆风能改变局地风场、温度场、湿度场,对海岸气象要素产生影响,使的近海岸风向转变,温度下降,湿度增加。2、近地边界层不同高度海陆风分布和强度有季节性变化特点,夏季最多,春季次之,冬季最少;冬季陆风大于海风,其它季节均是海风大于陆风;一天中不同环流海风风速比陆风风速变化幅度小,3、诱发海风锋的海陆风日的天气背景主要有大陆高压型、低压倒槽型、入海高压后部型、均压场或弱气压场型;渤海湾海风锋主要发生在夏季,单一的海风锋不能产生强的对流性天气,只有和其它系统如冷锋相撞才能产生强对流天气。4、诊断分析表明:2011年7月14日青县地区的局地强对流天气过程是在有利的天气背景下发生的,局地存在“上干冷,下暖湿”的不稳定的层结条件和比较充足的水汽条件。海风锋本身就有一辐合抬升区,区内有弱对流存在,当海风锋移到局地层结不稳定且有较充足的水汽区域内,其抬升区辐合上升运动迅速加强,从而触发该地区雷暴的新生和发展,当海风锋与陆地锋面相遇时,对对流的发展有明显的加强作用5、中尺度WRF模式能够成功地模拟出渤海西岸的海风锋的生成、发展演变,分析出海风锋锋前是干暖的,锋后是湿冷的,两锋相遇时不稳定性加强。海风锋一开始形成上升回流高度比较低,当和冷锋相遇后上升回流高度增高,促使对流性天气发展加强。这种演变过程是一种类似于暖式锢囚锋的过程,即准锢囚锋,机理有待迸一步研究。
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