引言

海陆风是由于海、陆热力性质的不同造成的中尺度环流，一年四季均会出现，具有明显的局地特点，其对天气的影响越来越受到气象工作者重视。刘玉彻^[1]等研究大连金州地区海陆风特征发现，当气温以正弦曲线变化时，易发生海陆风。苗曼倩^[2]等通过TKE闭合的3D中尺度模式系统发现了海陆风和湖陆风造成了沿长江走向的一条辐合带，对夏季降水有触发和增强作用。周钦华^[3]发现在杭州湾在陆风(海风)时，杭州湾中部存在一条辐合(辐散)线。张立凤等^[4]用Mass模式的诊断结果得到珠江口地区海陆风风系分布的概念模式，也有类似的结果。

海陆风的局部性特征对当地的天气气候影响很大，受到了普遍关注^[5-7]。在广东地区，刘运策等^[8]的研究表明, 海风锋在白天快速向北推进，从而在珠江三角洲地区触发强对流天气。黄忠等^[9]在分析台风云娜远外围的强对流时也发现，在对流发生之前，地面都先出现由海风加强而形成的辐合流场。刘正奇等^[10]对广东阳江到电白一带沿海局地降水的研究认为:夏季, 在梯度风较弱的背景下, 这一带沿海的海陆风环流在其它条件的配合下可造成局地性降水天气。

阳江地区位于低纬，南临南海，北部背靠东北—西南走向的云雾山，最高山峰鹅凰嶂，海拨1337m，南面有海陵岛，岛后为小海湾，具有独特的地理位置和地形特征，在海陆温差和上述地形条件的共同作用下，形成了独特的海陆风环流，这种环流成为阳江最显著的大气现象之一，与阳江地区天气变化关系密切。柯史钊等人通过数值模拟方式研究了华南地海陆风的特点，得出阳江成为暴雨中心与海风的辐合场密切相关^[11]。而林良勋等 ^[12]编写的《广东省天气预报技术手册》中指出，阳江附近地区，暴雨雨量高值中心主要在鹅凰嶂南到东南坡。然而，以往由于受观测资料的限制，很难对阳江地区海陆风的细部特征及其对阳江降水的影响进行深入研究。

随着工业的迅猛发展，海陆风对大气污染物的输送问题，也开始引起人们的重视^[13-14]。近年来，火力发电、核电、风电等项目落户阳江，而且都分布在阳江沿海地区。这些项目就海陆风对沿海地区污染物扩散的影响展开了配套观测，取得了宝贵的资料。这些项目的配套观测和广东中尺度观测网的建立，使阳江地区气象资料的时空分布得到了很大的提高，从而使得研究阳江地区海陆风的细部特征成为可能。通过对阳江地区海陆风的特征和海陆风与降水等的关系进行分析，可望对提高当地短期和短时临近天气预报水平、开展精细化天气预报服务提供一定的帮助。

1 资料与海陆风确定 1.1 资料

利用阳江近年内建设的中尺度观测站网的自动气象站(以下简称自动站)和坐落在大沟、上洋的2座80m梯度观测塔(以下分别简称大沟站和上洋站)所取得的1整年观测资料(10m、50m、60m、70m、80m共5层的风速资料，10m、60m、80m共3层的风向资料以及10m温度和气压资料，观测时间为2006年10月20日至2007年10月19日)。由于自动站和2座80m梯度观测塔取资料的时间间隔存在不一，为了资料统一性，风向风速取每小时一次，全年资料时段与80m梯度观测塔观测资料保持一致。

大沟(阳江东南方)、上洋(阳江西南方)和闸坡站(阳江南方的海陵岛上)位于海边，其它站离海岸线均存在一定距离；上洋、大沟两站周边地区平坦；闸坡站南面为南海，北面为东西走向山体，平均山体高度在150m左右，最高为250m左右；所有的气象站分布如图 1所示。

1.2 海陆风计算方法

根据文献[3]中海陆风计算方法，以$ {V_{\rm{i}{\rm{j}}}} $代表某站某月第i天第j个时次的某高度的实测风。第j个时次的月平均风，可由式(1)算得:

$ {{\overline{V}}_{j}}=\frac{1}{n}\sum\limits_{i=1}^{n}{{{V}_{ij}}} $

(1)

式中n为某月总天数。由式(2)得到实测风的日平均值，大致表征了该站该月的季风概况。

$ {{\overline{V}}_{j}}=\frac{1}{24}\sum\limits_{i=1}^{24}{{{\overline{V}}_{j}}} $

(2)

消除$ \overline{{{V}_{j}}}\ $序列中的季风分量，便可得到该站地面气流的平均日变化

$ \overline{{{V}_{j}}^{'}}=\overline{{{V}_{j}}}-\overline{V} $

(3)

计算过程中，把风矢量分解成u，v分量，其中u为向东分量，v为向北分量。$ \overline{{{V}_{j}}^{'}} $以代表海陆风的日变化。

2 海陆风的特征 2.1 全年风向频率及其特征

图 2为阳江站(59663站)、大沟站、上洋站和闸坡站全年风向玫瑰图，由图可知，阳江地区全年以离岸流为主，主导风为NNE—NE。大沟站10m层离岸流发生频率为59.8%，其中风向在N—NE之间的扇形区域内发生频率达56.2%；向岸流发生频率为36.2%，其中风向在SE—SW之间的90°扇形区域内发生频率达32%；两个主要风向频率发生区域之和占全年总风向频率的82.2%，其中NNE最多，占35.9%。80m层离岸流以NNE—ENE之间的扇形区域内发生频率最高，最多风向为NE，向岸流特点与10m层大致相同。上洋站10m层风向集中在N—NE—ESE方位内，占全年的85.4%，离岸流在N—NE之间的67.5°扇形区域内发生频率为40.9%，向岸流在E—SE之间的45°扇形区域内发生频率为26.8%，两者之和占全年总风向频率的67.7%，其中NNE最多，占25.9%，沿岸流占10.2%，为各站最高，80m层风向为N频率明显减少，NE和ENE风向频率增加，与大沟站相同。海岛上闸坡站各风向分布相对较均匀，离岸流占56.6%，向岸流占38.5%。阳江站离岸流发生频率为58%，NNE—NE方位发生频率最高，占全年的39%，其中NE占26%；向岸流占37%。这种风向频率与阳江地区冬季盛行偏北季风，夏季盛行偏南季风的特点相一致。综上所述，阳江东面沿海地区和海岛风向频率南北明显，西面沿海地区风向频率相对集中，这可能与阳江沿海地区地形特点和更容易受到热带系统影响有关。

2.2 海陆风环流出现的分布特征

海陆风环流是沿海地区因热力原因引起的局地中尺度环流，具有较强的时段特点，分别以2、5、8、11月代表四季。为了直观表示海陆风，图 3中直接使用风速大小，并将陆风定义为正值，海风定义为负值。由图 3可知，上洋、大沟各月的日平均海陆风变化基本呈正弦曲线，有明显昼夜变化。上洋站10m层陆风转海风的时间在11:00—12:00(北京时，下同)之间，5月份转换时间最早，11月份转换时间最晚；海风转成陆风在23:00前后，8月份在10:00至次日02:00都存在海风与陆风之间的转换，而且各高度层转换时间也不一样，这可能与该站东北面山体影响有关。2、5月份最大陆风风速出现在08:00前后，最大海风风速出现在15:00前后；8月份最大陆风时段出现在07:00前后，转为海风后，风速变化相对稳定，11月份最大风速出现最早，在06:00前后，海风变化与8月份相似。与上洋站比较，大沟站10m层陆风转海风时间要晚，发生在12:00前后，11月份最晚，发生在13:00—14:00之间；海风转陆风时间早，发生在22:00前后，8月份发生较早，在20:00—21:00之间，11月份发生较晚，在次日01:00前后。最大陆风风速出现在8:00前后，最大海风风速出现在16:00前后，这可能与大沟站纬度较高有关。海风与陆风月变化规律与上洋一致。

2.3 海陆风的空间分布 2.3.1 垂直特征

图 3中给出了各月不同高度的海陆风月的日平均资料，2、8、11月份60m和80m高度海陆风风速、海风与陆风转换时间相近，风速明显大于10m高度；而5月份最大风速层为60m高度，证明有时海陆风比较浅，没有影响到80m高度。上洋站10m高度层陆风转海风时间与60、80m相比，2、5月份转换时间早，8月份各层转换时间基本相同，11月份转换时间略晚；10m层海风转陆风时间除11月份基本相同外，其它均早于60、80m。大沟站10m高度层陆风转海风时间与60、80m相比，1月、11月份略晚，5月、8月份早，其特点同上洋站。而阳江沿海地区5月上旬至6月上旬为全年中降水次数最多、强度最强，尤以6月上旬为甚，强降水多数出现在早晨，阳江这种降水特点可能与陆风发展较浅有关。

2.3.2 水平特征

由图 4中5月份各站的 $ \overline{{{V}_{j}}^{'}} $变化分布图可知，11:00陆风转海风时，沿海地区形成一条海陆风辐合线(图 4b)，西部沿海地区转海风时间早于东部沿海地区，这可能与西部沿海地区纬度低于东部沿海地区有关。14:00辐合线移到内陆40km地区(图 4c)，17:00海风达到云雾山脚下的“喇叭口”地区(图 4d)，有时海风与谷风叠加能爬上海拨几百米高的山体，达到内陆70~75km地区，但并没有越过云雾山山脉，位于“喇叭口”两侧较高的山体，海陆风同样无法越过。以后海风减弱，辐合线回撤，21:00到达沿海地区(图 4e)，但在云雾山脚依然存在一条辐合线，这应该是夜间山风所形成。

2.3.3 海湾地区海陆风特征

上文分析了5月份，阳江陆风比较浅，并没有影响到80m高度，而位于海湾南面的海陵岛上的山体平均海拨高度在150m左右，这部分陆风将无法越过海岛上的山体。由图 1地形可知，海岛北面为海湾，海湾西面有西南—东北向的山，平均海拨高度为500多米，最高山峰868m，由图 4a可知，陆风遇到海湾西面山体时，产生绕流；在陆风与海风相互转换时，海湾地区形成弱的气旋式辐合(图 4b、e)。选取5—7月大沟、上洋和闸坡站海陆风情况进行对比，当沿海大沟和上洋站10m风速同时<3.0m·s^-1且两站风速差≥0.2m·s^-1时，陆风将不能过海陵岛，当然这一情况还有待更多的资料进行证实。这点与文献[12]中所提的陆风维持阶段，辐合中心位于阳江附近相一致。

2.4 海陆风与日温压场特征

由于两座观测塔气压和温度全年月的日平均变化特点相似，固选取大沟站为代表站，分析海陆风与气压、温度场的关系。各月气压的日平均变化值呈现出两峰两谷形式，陆风转海风出现在全天气压变化的第一次峰值后1—2小时内，海风转陆风正好出现在全天气压变化的第二次峰值。各月温度的日平均变化值呈现出准正弦曲线，陆风、海风的最大值出现时间分别对应在温度的日最低值和日最高值后，如图 5所示，6—8月陆风转海风后，温度的日变化值呈现出不变或略有下降，以后温度上升，直致出现日最高值。

3 海陆风对阳江天气气候的影响 3.1 对降水的影响 3.1.1 统计特征

从阳江地区4—7月平均降雨量分布图(图 1)可知，海湾东北约25km地区正好对应阳江市区附近的降雨中心；这个降雨中心内阳江站逐时降雨频率变化图(图 6c)表明，阳江站在海风和陆风结束前，出现降雨频率较高，陆风时频率要高于海风。由图 6a可以看出，陆风维持期间为阳江降雨量主要时段，远多于海风维持期间，这可能与早晨空气中湿度大，加上海风带有大量水汽，容易形成对流云团。统计结果表明，在有利的天气尺度背景下，海陆环流加强了海湾地区弱的气旋式辐合。从表 1可知，2006—2007年，阳江共出现13次暴雨以上降水，其中有9次在海湾地区形成地面辐合；12次出现在海陆风转换时段内，而陆风转海风时段出现了9次，有7次在海湾地区形成了地面辐合；大暴雨以上降水更容易出现在陆风转海风时段，与海湾地区是否形成地面辐合密切相关。很显然，天气尺度下的偏南环境流场与偏北的陆风在海湾地区形成地面辐合对阳江的降水有较明显的增幅作用。图 1中，阳春附近的“喇叭口”地形，也是阳江地区降雨量较多的区域，位于“喇叭口”区域内离海岸较远的阳春站，在海风最强时段，降雨量最大，出现降雨频率也是最高的(图 6b、d)。也就是说，在海陆风加强向北推进的过程中，海风与地形相互作用，对该地区的降水起到增幅作用。总体来说，内陆海风对降水影响大，沿海陆风对降水影响大。可以肯定阳江地区降水与海陆风关系非常密切，也是阳江成为广东省暴雨中心的重要因素之一，在以后的暴雨预报中不容忽视。

3.1.2 典型个例

2006年5月4—5日阳江沿海出现了特大暴雨。4日8时，从西伯利亚到南欧地区有东西向的横槽，中纬平直多波，华东为弱脊，河套到西南地区为短波槽，5880gpm线控制到华南沿海(图 7)；850hPa粤西上空为S—SW气流，阳江上空风速不大，但其北部的梧州、清远风速达到12~14m·s^-1；地面高压脊从东海伸向华南，四川盆地有一个热低压，华南西部沿海处于弱的南到东南环境流场之中，有利于出现海陆风(图 8)。

从2006年5月4日各时次阳江地区自动站风场情况看，00:00—2:00，海岸线附近各站为偏东风，其它站为偏北风或静风。3:00起，海岸线附近各站自东向西由偏东风转为偏南风，沿海岸线地区形成辐合，5:00海湾地区的气旋环流形成，6:00—8:00位于海湾南面闸坡站和位于海湾东面各站风速先后加大至4~8m·s^-1，并且维持到上午9:00—10:00之间，而此期间其余各站继续维持弱的偏北陆风(图 9)。由此可见，由偏南基本流场与沿海陆地的偏北陆风气流在海湾地区形成辐合，在7:00—8:00达到最强，正好对应辐合线北侧的阳江站8:00—9:00第一次降雨高值期(图 10)。雷达回波图(图 11，见彩页)上也清晰显示，4日3:02阳江地区西南沿海海面有小块强回波逐渐减弱东移，进入海湾气旋区，强度迅速加强，最大时达到60dBz, 并且不断向下流阳江站移动, 与原来在阳江站附近的回波叠加，致使阳江站降雨增强和持续，雷达回波上降雨区域正好对应阳江地区暴雨中心。9:00以后，海湾辐合减弱，相应降雨也明显减弱，雷达图上9:33回波也减弱。随着海风加强，沿海各站点都转受海风影响，原位于沿海地区的辐合线向内陆地区移动，强降雨区也向北面移动，由于以后数小时内阳江雷达故障，自动站密度不够，未能准确跟踪降雨强度和位置。18:00阳江站转为东北风场，再次受陆风影响，20:00海湾地区地面气旋环流再次形成，迎来了阳江站第二个降雨高值期。

3.2 对高温天气的影响

根据历史资料分析，阳江沿海地区夏季只有无海风时才能出现35℃以上的高温天气，也就是阳江的E—SE方有热带气旋活动，阳江处于副热带高压脊和热带气旋之间，上空受强劲的偏北气流所控制，使海风得到压抑时才会出现高温。经统计，阳江沿海地区在受陆风影响阶段，温度增长率维持在1℃·h^-1以上，当转为海风后，温度增长较慢，日最高温度一般介于33.0~33.5℃之间。如2006年7月22—25日这四天中，阳江站早晨8:00均无低云出现，22、23日8:00总云量为0，14:00受到海风影响分别生成4份、6份低云，无中高云产生；24、25日受到热带气旋外围环流影响，8:00总云量为10份，14:00均未受到海风影响，24日在14:00无低云生成，也无中高云。25日在14:00生成1份低云，天空中存在10份高云。从图 11可以看出，22、23日最高温度分别为33.2℃、33.4℃，24、25日阳江站最高温度分别达到37.3℃和35.5℃。

4 结论

通过以上分析，得出以下结论:

(1) 阳江地区海陆风西岸早于东岸。在近地层，海陆风随高度升高而增大，5月份前后有时海陆风较浅，不能影响到80m高度。陆风转海风多发生在11:00—12:00之间，海风转陆风发生在23:00前后，都发生在日气压变化的峰值时段。海风与山谷风叠加可以达到离海岸线70~75km的内陆地区，但并不能越过云雾山山脉，位于70km范围内较高的山体也不能越过。

(2) 海陆风转换时期，在沿海海湾地区形成气旋式辐合区，这个辐合区使其北侧的阳江市区附近成为4—7月的多雨中心；海风加强北进到达阳春附近的“喇叭口”地区产生辐合，又使该地成为阳江4—7月另一个多雨地区，这些都是阳江成为广东省暴雨中心的重要因素之一。

(3) 海风气流抑制了气温的上升趋势，如果海陆风环流没有受到破坏，阳江沿海地区不会出现35℃以上的高温天气。