1981―南四湖区域大风天气特征分析

摘要 选取南四湖周围16个国家级气象观测站1981―2014年和62个区域自动气象观测站近2007―2014年的逐日风资料，从时间变化和空间分布2个方面系统分析了大风日数、风向、风速等气候变化特征，将2007―2014年国家级自动气象站与湖东、湖西区域自动气象站大风数据进行对比。结果表明：近34年，南四湖区域年平均大风日数为24.4 d，且呈极显著减少的趋势，平均每10年减少11.8 d，减少趋势表现为剧烈和平缓2个阶段；湖区大风主导风向为偏北向，其中频率最高为北西北，最小为东南。四季中，大风天气以春季最多；一年12个月均有可能出现大风天气，大风主要出现在3―7月，以3月最多，9月最少，3月最多风向频率为北西北。南四湖区域大风天气受地形影响非常显著，湖区东部较西部更容易发生大风天气，大风天气的小范围、局地性越来越显著。

关键词 大风日数；气候特征；南四湖；1981―2014年

中图分类号 P425 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0223-02

在世界上，中国的自然灾害从种类、频次和损失3个方面都极为突出[1]，而在所有自然灾害造成的经济损失中，气象灾害造成的经济损失最为严重，占71%左右，有效防御气象灾害已经成为全社会共同面临的一项重要任务和挑战[2-3]。

在中国北方，大风是主要灾害性天气之一，它的危害性强、发生率频繁；长期以来，大风也一直是人们研究的热点[4]。大风曾给工农业生产和人民生活造成极大的影响，对湖区的危害也较为显著，使湖区运输业、渔业、旅游和养殖业的发展受到一定的限制[5-7]。南四湖因其特殊的地形，大风天气容易发生，危害程度大，人们也给予了高度的关注[8-10]。南四湖是中国第六大淡水湖泊、山东第一大湖、京杭大运河的必经之道、南水北调工程的重要通道。因此，深入研究南四湖区域大风天气特征、提高预报预警准确率和时效、完善预警信息系统，对加快南四湖旅游业、渔业和运输业的发展，保障湖区人民生命财产安全具有重要的现实意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选取南四湖区域16个国家级气象观测站（鱼台、梁山、汶上、济宁、兖州、金乡、曲阜、邹城、泗水、嘉祥、微山、滕州、薛城、枣庄、峄城和沛县）1981―2014年，以及沿湖62个区域自动气象观测站2007―2014年逐日10 min最大风速风向、极大风速风向资料。为与《地面气象观测规范》[11]中的规定保持一致，日界统一定为20：00至次日20：00（北京时间，下同），大风日为瞬间风速达到或超过17 m/s（或目测估计风力达到或超过8级）的风，记为大风；若某日中有大风出现，一般称该日为大风日；一日中有多次大风记为一个大风日。对于区域来说，大风日数的统计方法为区域中某个站出现，就视为区域出现，分别统计南四湖周边近34年来16个国家级气象观测站和近8年来62个区域自动站的年平均大风日数。

1.2 研究方法

分析南四湖区域内大风气候特征。从时间分布上分析：用线性倾向估计法[12]统计近34年南四湖区域大风日数随时间变化趋势，分年、年际、季和月进行统计，对大风风速、风向进行分析，用Mann-Kendall非参数统计检验法（M-K检验）对年大风日数突变情况进行检验，对气候倾向率进行显著性检验，给定显著性水平α，若|r|>rα，表明变化趋势是显著的，否则变化趋势不显著。按上年12月至次年2月为冬季、3―5月为春季、6―8月为夏季、9―11月为秋季划分四季。从空间分布上分析：对选取的16个国家级气象观测站大风数据分别进行统计分析，对同时间序列的16个国家级气象观测站与62个区域气象观测站大风记录进行比较分析，挑取具有代表性的国家级气象观测站进行分区，统计湖东、湖西大风气候特征，找出南四湖区域不同地理位置大风分布特征及原因。以上分析均包括大风日数、风速和风向，计算风向频率，绘制风玫瑰图。

2 结果与分析

2.1 大风年变化特征

由图1可知，近34年来南四湖区域年平均大风日数为24.4 d，并呈减少趋势，平均每10年减少11.8 d，信度超过了α=0.001的显著性检验，说明减少趋势极显著。从曲线变化上看，峰值出现在1981年，为55 d，最低值出现在2003年和2013年，均为9 d；20世纪80―90年代中期大风日数曲线振荡剧烈，90年代至今曲线变化趋势较为平缓，2005年、2010年有2年小辐上升的波动，说明南四湖区域年大风日数减少趋势分为2个显著特点，即减少剧烈期和平缓期。

分析大风风向特征（图2），南四湖区域大风风向16个方位均有出现，主导风向为偏北，其中频率最高为北西北，占22%，频率最小为东南，占1%。对近34年大风日数变化进行Mann-Kendall非参数统计检验，根据图中UF曲线变化可知，自20世纪80年代末以来，南四湖区域年大风日数出现明显减少趋势。1989年至今，这种减少趋势都超过了显著性水平α=0.05，90年代以来，这种减少趋势超过了α=0.001的显著性水平，说明南四湖区域大风日数的减少趋势十分显著。

从空间分布上看，年平均大风日数最多出现在济宁国家气象观测站，为246 d（表1），占南四湖区域总大风日数的11.1%，其次为枣庄站为214 d，占9.7%，年大风日数最少出现在沛县，为35 d，占1.6%，各站大风日数年平均值都在1 d以上，最多为7.2 d，说明南四湖区域每年均有站次出现大风的可能；最大风速年极值为27.5 m/s，风向为南风（鱼台李阁区域气象观测站记录），出现在2006年4月28日；极大风速年极值为32.7 m/s、风向为北西北（微山国家气象观测站记录），出现在2007年7月11日；以南四湖为中心，在湖西、湖东取同等数量、纬度和与湖面距离基本一致的站点统计其大风特征，近34年湖西（金乡、鱼台、沛县）年平均大风日数为266 d，占南四湖区域年平均大风日数的12%，湖东（滕州、微山、峄城）年平均大风日数为481 d，占南四湖区域年平均大风日数的22%，说明湖区东部年平均大风日数多于湖区西部。究其原因，南四湖区域西北―东南走向的狭管地形作用、湖区东部海拔较高，地势的阻挡则是湖东大风多于湖西的主要原因。湖西地区大风主导风向为北西北、北、北东北，频率分别为25%、19%、22%，湖东地区大风主导风向为西北、北西北，频率分别为14%、28%。

比较2007―2014年南四湖区域国家级自动气象站和区域自动气象站大风日数，国家级自动气象站为76 d，占大风日数的50.6%；区域自动气象站出现74 d，占49.3%，其中，有44 d区域自动气象站出现大风记录而国家级自动气象站未出现，有30 d区域自动气象站和国家级自动气象站在同一天均出现大风天气记录，说明大风天气的小范围、局地性越来越显著，因此加密站点观测大风天气是非常必要的，能够更好地监测和预报小尺度、局地性大风天气系统的出现，可大大减少漏报率。

2.2 大风季节变化和月变化特征

统计近34年南四湖区域风资料，大风主要出现在3―7月，占全年大风天气的65.1%。四季中，春季最多，占大风总天数的40.7%，大风天气在一年12个月中均有可能出现（图3），其中3月最多，为127 d，占大风总天数的15.3%；9月大风天气出现最少，为20 d，占大风总天数的2.4%。分析风向特征（图4），四季中大风主要以偏北方向为主，偏南大风在夏季相对较多。3月以北西北向最多，频率为25%。

3 结论与讨论

（1）1981―2014年近34年，南四湖区域年平均大风日数为24.4 d，年平均大风日数变化呈极显著减少的趋势，平均每10年减少11.8 d，减少趋势表现为剧烈和平缓2个阶段，减少过程没有发生突变现象；湖区大风风向16个方位均有可能出现，主导风向为偏北，其中频率最高为北西北向，占22%，频率最小为东南，占1%。春季大风天气最多，一年12个月中均有可能出现大风天气，大风主要出现在3―7月，占全年大风天气的65.1%；以3月最多，9月最少，3月最多，风向频率为北西北。

（2）从空间分布上看，济宁站国家级气象站年平均大风日数最多（246 d），占南四湖区域年平均大风日数的11.1%，年平均大风日数最少出现在江苏沛县（35 d），占1.6%，南四湖区域每年均有站次出现大风的可能。南四湖区域大风受地形影响非常显著，湖区东部较西部更容易发生大风天气，湖东大风以偏西北方向为主，湖西大风以偏北方向为主。

（3）南四湖区域大风天气的小范围、局地性越来越显著，因此加密站点观测大风天气是非常必要的，能够更好地监测和预报小尺度、局地性大风天气系统的出现，大大减少漏报率。

4 参考文献

[1] 辛吉武，邢旭煌，翁小芳，等.我国主要农业气象灾害分布特征及其防御措施[J].中国人口资源与环境，2006，92（4）：199-202.

[2] 黄荣辉，张庆云，阮水根，等.我国气象灾害的预测预警与科学防灾减灾对策[M].北京：气象出版社，2005：3-22.

[3] 辛吉武，许向春.我国的主要气象灾害及防御对策[J].灾害学，2007，22（3）：85-89.

[4] 周翠芳，张广平.宁夏北部地区一次大风天气诊断分析[J].安徽农业科学，2009（14）：6520-6523.

[5] 张祖陆，梁春玲，管延波.南四湖湖泊湿地生态健康评价[J].中国人口・资源与环境，2008，18（1）：180-184.

[6] 鲁孟胜，孔凡顺，庄学厚.山东西南部南四湖流域环境地质综合调查[J].中国地质，2003，30（4）：424-427.

[7] 宫德文，潘成英，刘传仁，等.南四湖气候初探[J].山东气象，1987，28（4）：43-45.

[8] 李永果，李莉，朱桂林.近20年山东省南四湖大风气候特征分析[J].安徽农业科学，2008，36（34）：15087-15088.

[9] 刘威，王瑜.南四湖大风天气的形势特点及其预报[J].现代农业科技，2009，22（2）：281-285.

[10] 马进山，宋东，邱继玲.南四湖湖面大风预警系统的应用[J].气象科技，2011，39（1）：118-122.

[11] 中国气象局地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003：21-27.

[12] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].2版.北京：气象出版社，2007：37-64.