南沙海域風的特征研究

李衛(wèi)丁，蔣 紅，吳盈子

（1.國家海洋局舟山海洋環(huán)境監(jiān)測站 舟山 316021；2.國家海洋局東海分局舟山海洋工作站 舟山 316021）

南沙群島位于南海的南部，北連中沙、西沙群島，東鄰菲律賓，南至馬來西亞、文萊，西接越南，是我國南海諸島中面積最大、島嶼最多的一組群島，海底蘊藏著豐富的礦物質、天然氣和石油，扼太平洋和印度洋咽喉要道，戰(zhàn)略地位十分重要。南沙海域［1］（3°—12°N）是我國領土版圖中最南端的海域，深入了解南沙海域風的氣候特征，對維護我國領土主權、國家安全和資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護具有十分重要的意義。

由于受其地理位置的影響，對南沙海域的水文、氣象狀況的認識和了解均十分有限。自20世紀80年代以來，我國對該海域組織了多次海洋科學綜合考察，南沙海域才逐漸為人們所了解。然而，由于船舶調查本身的局限性，船舶調查的氣象資料在時間上很難做到同步。因此，僅僅依靠為數(shù)不多的船舶調查的氣象觀測資料很難深入、有效地研究一個海域風的特征。李心銘等［2］利用中國沿海與西北太平洋氣候圖集的風玫瑰圖資料，分析了南海的季節(jié)與年平均風應力分布，得出了南海海面風應力的季節(jié)變化特征。齊義泉等［3］利用GEOSAT衛(wèi)星高度計1986—1989年的南海海面風速資料，分析了南海海面風速的統(tǒng)計特征以及海面風場的分布特點，較早地將遙感資料引入南海風場的分析中，并得到與李心銘等相似的結論。但是，上述研究中使用的資料均存在精度、分辨率或資料長度等方面的缺陷。

1988年我國應WMO的要求在南沙群島永暑礁 （9°32′N，113°54′E）建立海洋觀測站。根據(jù)2006年6月—2011年5月的海面實測風資料作了統(tǒng)計分析，反映了南沙海域風的特征，隨著南沙資料的積累和完善，可望將對南海氣候特征作進一步的分析研究。

1 資料來源

本研究所引用資料為南沙永暑礁海洋觀測站2006年6月—2011年5月最近5年的海面實測風資料和東海區(qū)嵊山海洋觀測站實測風資料進行統(tǒng)計分析。永暑礁海洋觀測站海面實時風測量儀器為XFY3－1型風向風速傳感器，海拔高度10 m；嵊山海洋觀測站實時風測量儀器亦是XFY3－1型風向風速傳感器，海拔高度45 m。實測風資料都按16方位對平均風向、風速對應頻率、盛行風向、風速頻率和風力等級進行分析評價。

2 南沙海域風的季節(jié)變化

2.1 風向的季節(jié)變化

南海是一個半封閉的深水邊緣海，作為南海的一部分，南沙海域與整個南海一樣，更多地受制于季風，是典型的熱帶季風區(qū)［4］。南沙永暑礁2006年6月—2011年5月的月平均風向頻率和風速見表1，由表1亦可十分清楚地看出南沙海域是典型的熱帶季風區(qū)，盛行偏北—東風為冬季風，盛行偏南—西風為夏季風［5］。表1表明該海域自11月至翌年5月為長達7個月的冬季風季節(jié)，6—9月為夏季風季節(jié)，10月是夏季風向冬季風轉換的過渡季節(jié)，10月偏北風與偏南風交替出現(xiàn)，沒有明顯的盛行風向，偏南風的最高頻率為12.0% （SW），偏北風的最高頻率為10.2% （ENE），相差甚少，而且比全年其他各月的盛行風向頻率低得多，相反靜風 （表1中C列）頻率是全年各月中最高的月份，高達8.8%，因此，該海域在10月是一個明顯的由夏季風風向向冬季風風向轉換的過渡季節(jié)。按上所述，該海域由冬季風風向向夏季風風向轉換卻沒有明顯的過渡月份，5月影響南海的冷空氣以東路為主 （占總次數(shù)的58%）［6］，表1中的盛行風為偏東風（11.4%ENE，20.6%E，14.2%ESE）主要是東路冷空氣南下冷高壓出海所造成的，因此，5月該海域風向仍屬冬季風。在6月盛行風突然轉為西南風 （23.0%），該海域已轉換為典型的夏季風風向，冬季風風向向夏季風風向的這種突然轉換顯然與西太平洋副熱帶高壓在6月中旬前后第一次北跳相關［5］。

表1 永暑礁2006年6月—2011年5月月平均風向頻率和風速

2.2 風速的氣候特征

2006年6月—2011年5月南沙月平均盛行風向頻率和風速見表2，表2表明南沙海域風速的氣候變化特征都是在冬季風、夏季風盛行月份中達到最大，而且都是冬季風風速大于夏季風，而過渡季節(jié)的風速較小。冬季風最強在1月和12月 （9.7m/s），夏季風最強在8月 （6.4m/s）。由于永暑礁位于南沙群島的西側靠近廣闊海洋中間地帶，從整個南海的風力的分布情況看，冬季風和夏季風期間在永暑礁附近海域都有一個強風中心，強風中心的形成原因主要是南海西岸的越南長山山脈和東岸的菲律賓加里曼丹島嶼山脈地形所致，由于地形阻擋，摩擦效應使處于東西兩岸地形之間中心海域的永暑礁附近形成強風中心［5］。

表2 南沙永署礁與東海區(qū)嵊山島月平均盛行風向頻率和風速比較

2.3 南沙與東海嵊山海域風的季節(jié)比較

為了解南沙及東海鄰近海域海面風的季節(jié)變化，表2列出南沙群島中永暑礁和東海嵊山站的各月盛行風向及其頻率和多年平均的月平均風速。嵊山站在永暑礁的東北偏北方向，兩站相距近1 000 km，嵊山海域冬夏長，春秋短，但夏秋季節(jié)易受熱帶氣旋和臺風的影響。比較兩站的盛行風向及其頻率相差甚大，嵊山海域冬季盛行偏北風，夏季盛行南風，春秋兩季風向交替變換。由表2可以看出5月是南沙冬季風向夏季風轉換的過渡季節(jié)，10月是夏季風向冬季風過渡的季節(jié)；而嵊山海域4月盛行風向頻率最低，8—10月次之，顯然這是春秋兩季風向的轉換季節(jié)。與南沙作比較，嵊山海域的冬季風和夏季風轉換過渡季節(jié)均比南沙要早1～2個月，這與一般認為夏季風是由南向北推進，應該是南沙比東海先出現(xiàn)夏季風的觀點不同，聯(lián)系南海環(huán)流系統(tǒng)的活動就不難理解東海比南沙早出現(xiàn)偏南風，因為在4月和5月影響南海的冷空氣路徑都是以東路為最多，分別占各路冷空氣總次數(shù)的51.3% （4月）和58.5% （5月）［6］。

3 南沙海域風的年際變化

南沙永暑礁春 （5月）、夏 （8月）、秋（10月）、冬 （1月）海域平均風的年際變化見圖1，單位m/s。根據(jù)2006年6月—2011年5月海面實測風資料的統(tǒng)計，由圖中可以看出春、夏、秋、冬四季的平均風基本上處在4個不重疊的區(qū)域，各季平均風的年際變化都集中在一個比較窄小的區(qū)域內：春季風向風速變化不大，基本上各年都是盛行偏東風，5月平均風速2011年最小為4.0 m/s，2008年最大為5.6 m/s；夏季盛行西南風，風向變化不大，風速變化較大，8月平均風速2008年最小為5.1 m/s，2006年最大為8.1 m/s；秋季風的年際變化特點與其他各季不同，風向變化較大，風速變化較小，風向變化范圍為NE—W，風速2～3級；冬季盛行東北風，風力較強且穩(wěn)定，平均風速在10 m/s左右。

4 南沙海域大風的氣候特征

分析永暑礁2006年6月—2011年5月的逐時風記錄，冬季風和夏季風期間出現(xiàn)6級和6級以上大風的頻率還是相當高的。表3列出了永暑礁逐月 （時）各風向≥6級風的頻率，11月至翌年2月冬季風盛行期間，其風向以NNE—NE為主，其中12月、1月≥6級風的頻率都在50%以上。在6—9月夏季風期間，其風向以WSW為主，其中7—9月≥6級風的頻率都在20%以上。4—6月和10月出現(xiàn)≥6級大風的頻率較低，一般只在6%左右。表4列出了永暑礁逐月 （時）各風向≤3級風 （不含靜風）的頻率，11月至翌年2月冬季風盛行期間，其中12月、1月≤3級風的頻率都只在9%左右。在7—9月夏季風盛行期間，≤3級風的頻率都在40%以上。而5月、6月和10月≤3級風的頻率都高達60%以上。

圖1 南沙各季節(jié)平均風的年際變化

表3 永暑礁2006年6月—2011年5月各月≥6級風的風向頻率 %

表4 永暑礁2006年6月—2011年5月各月≤3級風的風向頻率 %

續(xù)表

5 結論

本研究分析南沙永暑礁海洋站2006年6月—2011年5月的海面實測風資料，得出南沙海域風的氣候特征如下。

（1）同時分析風向和風速大小的季節(jié)變化特征，南沙群島海域是典型的熱帶季風區(qū)，其季節(jié)變化特征主要為：11月至翌年5月為冬季風季節(jié) （偏北風—東風），6—9月為夏季風季節(jié)（偏南風—西風），10月為夏季風向冬季風轉換的過渡季節(jié)。冬季風比夏季風強，持續(xù)時間長，而冬—夏季風相互轉換的過渡季節(jié)很短，且風向多變，風速較小。

（2）南沙海域風的年際變化特征是：春季（5月）、夏季 （8月）和冬季 （1月）風向的年際變化較小，秋季 （10月）的風向年際變化較大。4個季節(jié)的風速大小依次為冬季 （1月）＞夏季 （8月）＞春季 （5月）＞秋季 （10月）。

（3）南沙海域的大風氣候特征是：在冬季風盛行期間，12月、1月≥6級風的頻率都在50%以上，其風向以NNE—NE為主。夏季風期間，7—9月≥6級風的頻率都在20%以上，其風向以WSW為主。4—6月和10月出現(xiàn)≥6級大風的頻率較低，一般只在6%左右。

［1］黃企洲，方文東，陳榮裕 .南沙群島海區(qū)西南季風變化與表層流結構和演變關系的探討［J］.熱帶海洋學報，2001，20（1）：18－26.

［2］李心銘，錢清英 .南海的季節(jié)與年平均風應力［J］.青島海洋大學學報，1989，19（3）：10－18.

［3］齊義泉，施 平，毛慶文 .南海海面風速季節(jié)特征的衛(wèi)星遙感分析［J］.熱帶海洋，1996，15（1）：68－73.

［4］WYRTKI K.Scientific results of marine investigations of the South China Sea and the Gulf of Thailand 1959—1961 physical oceanography of the southeast Asia waters［A］.NAGA Report 2［R］.La Jolla，Calif：Scripps Inst.of Oceanogr，1961：195.

［5］中國科學院南沙綜合科學考察隊 .南沙海域海氣相互作用與天氣氣候特征研究［M］.北京：科學出版社，1998.231－236.

［6］中國人民解放軍海軍司令部航海保證部 .南海水文氣象概況［M］.北京：海軍出版社，1982.