秦皇岛海洋站风要素特征分析

杨超 傅圆圆 张浩男 张坤兰 李桂敏 姚远(通讯作者)

（国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站，河北 秦皇岛 066002）

渤海的风场具有典型的季风气候，冬、夏季的主风向几乎有180°的变化。近年来，很多学者对黄、渤海大风的气候特征进行了分析论述。田天等对龙口海洋站风况进行特征分析，得出龙口海洋站的风具有典型的季风性气候特征。李银忠等通过对东营港海洋站5年的风要素进行特征分析，得出东营港海洋站的风具有明显的季节特征和年际变化。

本文利用秦皇岛海洋环境监测站（以下简称秦皇岛海洋站）2015-2019年间10 min平均风速、风向数据对平均风速、风向、极大风和出现大风天气的天数进行了特征分析，为了解河北省沿海海区的风要素特征，有效较少风灾造成损失、为海洋防灾减灾、合理开发利用海洋风资源提供依据。

一、数据来源

秦皇岛海洋站于1959年12月建站，位于河北省秦皇岛市海港区，国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站管理，有人值守。目前，秦皇岛海洋站水文气象观测项目共10项，分别为表层海水温度、表层海水盐度、潮汐、气压、空气温度、相对湿度、降水量、雾、风和海浪。

本文对风要素特征分析，采用的是秦皇岛海洋站2015-2019年间实测风速、风向资料（T051、T053报文数据），对数据进行质量控制，资料的观测标准和精度均符合《GB/T 14914.2-2019海滨观测规范 第2部分：海滨观测》的要求。大风天数统计是日极大瞬时风速值大于或等于17.0m/s为大风日。

二、分析结果

本文对2015-2019年秦皇岛海洋站风要素特征分析包括平均风速月际和年际变化，风向分布规律，极大风出现时间，大风出现天数和出现概率。

（一）风速

通过对秦皇岛海洋站2015-2019年5a风要素资料的统计分析，对年平均风速、累年月平均风速、各年度月平均风速的变化规律，以及多年和各年度逐月各个风向上平均风速的分布规律进行归纳总结。

1.年平均风速 五年平均风速变化很小，总体呈现微弱下降趋势，如图1所示。

秦皇岛海洋站2015-2019年累年月平均风速及各个年度每月的平均风速如图2所示，5a月平均风速呈现“两谷两峰”状态。第一波谷出现在12月到次年2月，平均风速最小值为3.1 m/s，第一波峰出现在3-5月，平均风速为最大值为4.0 m/s；第二波谷出现在6-8月，平均风速最小值为3.3 m/s，第二波峰出现在9-11月，平均风速最大值为3.6 m/s。1、2、7、8、12月风力为2级，其余月份风力为3级。受入海高压影响，各个年度的月平均风速最大值出现在2019年4月，为4.2 m/s；月平均风速最小值为3.0 m/s，分别出现在2015年7月，2017年1、2、12月，2018年12月。由月平均风速呈现的状态可知，秦皇岛海洋站春秋两季的平均风速大于冬夏两季，春季在一年中的风速最大，冬季最小。

2.月平均风速 图3给出了2015-2019年5a平均状态下16个方位月平均风速，其中最大平均风速出现在9月份S向风，为5.6 m/s；最小平均风速出现在7月份NW向风，为1.7 m/s。从曲线可看出，以S向风平均风速月际变化最大，为3.2～5.6 m/s；N向风平均风速月际变化最小，为2.1～2.8 m/s。除S向风9月份平均风力为4级，其它方向上各月平均风速风力均为2～3级。可见，秦皇岛海洋站5a平均状态下各方向上月平均风速风力均较小。

（二）风向

秦皇岛海洋站2015-2019年平均状态下全年以WSW和SW风向为主，出现频率均为9.5%，W向风出现频率次之，为8.4%，出现频率最低的风向为ESE向，仅为3.4%。风向玫瑰图见图4。现以12月～次年2月、3～5月、6～8月和9～11月分别代表冬、春、夏和秋四季，对5a平均状态下的风向分布进行分析。

冬季以偏W向风为主，出现频率为22.4%，SW向风次之，出现频率为8.3%，以SE和SSE风向出现频率最低，均为2.3%。风向玫瑰图见图5a。

春季以SW风向为主，出现频率为13.4%，SSW风向次之，出现频率为10.6%，出现频率最低的风向为ESE向，频率为3.3%。风向玫瑰图见图5b。

夏季以S风向为主，出现频率为10.6%，SSW风向次之，出现频率为10.4%，以WNW风向出现频率最低，为3.4%。风向玫瑰图见图5c。

秋季以W风向出现频率最高，为11.8%，WSW风向出现频率次之，为10.8%，以ESE和SE风向出现频率最低，均为1.9%。风向玫瑰图见图5d。

通过对全年及四季风向分布频率分析可知，秦皇岛海洋站风向分布具有明显的季节变化，全年主要以偏西南向风为主，秋冬两季以偏西风为主，夏季以偏南风为主，春季作为冬季到夏季的过渡季节，其风向以西南向风为主。

（三）极大风

2015-2019年间每月极大风风向、风速及出现时间。这五年间最大的极大风出现在2017年8月3日09:10，风速为24.7 m/s，风力10级，风向为S。极大风最小值出现在2017年1月29日10:45，风速为12.5 m/s，风力6级，风向NNW。五年间极大风大多为7-9级大风，其中仅2016年3月、2017年1月和2018年11月三个月份的极大风为6级风力，2017年8月极大风风力达到10级，其他月份极大风均为7-9级大风。风力大于6级的频率为95%；大于7级的频率为33.3%；大于8级的频率为10%；大于9级的风力出现两次，频率为1.7%。

（四）大风出现天数及出现概率

2015-2019年间每月大风天数。秦皇岛海洋站大风天数较少，五年出现大风天数共35天，其中2018年大风天数最少，为5天，2016和2019年大风天数最多，均为9天。每年大风天数出现概率如图5所示。

五年间出现大风天数最多的季节为夏季，大风天数达20天，春秋两季出现大风天数分别为10天和5天，冬季未出现大风，天数为0。各季节大风天数出现概率见图6。

三、结论

通过对秦皇岛海洋站2015-2019年间的实测风速、风向资料进行统计分析，对风速、风向的变化规律，以及极大风和大风天数的出现进行归纳总结，得出结论如下：

1.秦皇岛海洋站5a平均风速变化很小，总体呈现微弱下降趋势。5a月平均风速呈现“两谷两峰”状态，两个波谷分别出现在冬夏两季，春秋两季为两个波锋。春季在一年中的风速最大，冬季最小。秦皇岛海洋站5a平均状态下各方向上月平均风速风力均较小，除S向风9月份平均风力为4级，其它方向上各月平均风速风力均为2-3级。

2.秦皇岛海洋站2015-2019年5a平均状态下全年以WSW和SW风向为主，出现频率均为9.5%，W向风出现频率次之，为8.4%，出现频率最低的风向为ESE向，仅为3.4%。秋冬两季以偏西风为主，夏季以偏南风为主，春季作为冬季到夏季的过渡季节，其风向以西南向风为主。

3.5a最大的极大风出现在2017年8月3日09:10，风速为24.7 m/s，风力10级，风向为S。极大风最小值出现在2017年1月29日10:45，风速为12.5 m/s，风力6级，风向NNW。极大风多为7-9级大风，风力大于6级的频率为95%；大于7级的频率为33.3%；大于8级的频率为10%；大于9级的风力出现两次，频率为1.7%。

4.秦皇岛海洋站大风天数较少，五年出现大风天数共35天，大风天数出现最多的季节为夏季，冬季没有大风天气出现。