韓玉康，趙艷玲，王東良

（中國人民解放軍31010部隊 北京市 100089）

斯里蘭卡南部海域的海洋氣象統(tǒng)計分析

韓玉康，趙艷玲，王東良

（中國人民解放軍31010部隊 北京市 100089）

斯里蘭卡南部海域是海上絲路的重要節(jié)點，也是海上貿(mào)易、海軍護航的重要航線，海洋戰(zhàn)略地位十分重要。但是由于地理位置敏感，遠離我國海域，并受到數(shù)據(jù)資料稀缺的限制，針對此海域的海洋環(huán)境的研究極少。本文利用TRMM的降水資料和ECMWF的風(fēng)場、海浪和海面氣溫數(shù)據(jù)，對研究海域的重要海洋氣象進行研究。主要結(jié)論有：降水月變化呈雙峰式特點，11月降水量最大，235 mm左右；年降水天數(shù)、中雨及以上等級的年降水天數(shù)，分別以5.44天/年和0.91天/年的速度逐年遞增。春、秋季風(fēng)力較大，大風(fēng)方向偏西或西偏南，秋季、冬季風(fēng)力較小。海浪向全年偏西，春、秋季海浪較大，大浪方向西偏南或西南；冬、夏季浪高較小。氣溫的月變化范圍在28℃至29.7℃之間，最高氣溫出現(xiàn)在4月；氣溫高于30℃天數(shù)和年最高氣溫，分別以2.03天/年和0.014℃/年的速度逐年遞增。期望可以為海上的船只活動和海洋環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

斯里蘭卡南部海域；降水；風(fēng)場；海浪；氣溫

在信息化時代，氣象水文環(huán)境條件在海上軍事活動及海上貿(mào)易、海上航行等活動中的需求和作用越來越顯得重要[1]。深入研究海洋環(huán)境特征是人類高效開發(fā)利用海洋、防災(zāi)減災(zāi)的先決條件[2,3]。并且氣象水文作為海戰(zhàn)場環(huán)境建設(shè)的重要組成部分，對海洋權(quán)益維護等戰(zhàn)爭、非戰(zhàn)爭軍事行動有著非常實用的價值[4]。這就需要我們重視氣象水文環(huán)境的研究，加強對水文氣象的了解和認(rèn)識，為海上船只活動和海洋建設(shè)、開發(fā)提供保障。

斯里蘭卡南部海域位于熱帶北印度洋，是連接海上絲路東西線的樞紐，堪稱海上絲路的重要節(jié)點，也是海上貿(mào)易的重要航線，亞丁灣護航的最近、最適宜路線的必經(jīng)之地，海上戰(zhàn)略要地十分重要[5]。但是由于地理位置敏感，遠離我國海域，并受到數(shù)據(jù)資料稀缺的限制，針對此海域的研究極少。

國內(nèi)學(xué)者對印度洋的研究主要集中在印度洋海溫氣侯態(tài)特點和對我國及南海降水、季風(fēng)等領(lǐng)域[6-8]，隨著海上絲綢之路建設(shè)的發(fā)展，鄭崇偉科研團隊對印度洋和海上絲綢之路相關(guān)海域的風(fēng)、浪、流等進行探索，取得了一些列成果[9-11]。以上研究多是關(guān)注于印度洋整體的水文氣象特點，缺少對局部關(guān)鍵海域的研究，本文利用TRMM的降水資料和ECMWF的風(fēng)場數(shù)據(jù)、海浪場數(shù)據(jù)和海面氣溫數(shù)據(jù)，對斯里蘭卡南部海域的降水、海面風(fēng)場、海浪和海面氣溫等重要海洋氣象要素進行較為全面的研究分析，期望可以為海上的船只活動和海洋環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

本文降水資料使用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）的逐日降水資料。TRMM計劃由美國宇航局(NASA)和日本宇航局(JAXA)聯(lián)合發(fā)起，衛(wèi)星于1997年11月28日成功發(fā)射，衛(wèi)星搭載的探測器包括：微波成像儀TMI、降雨雷達PR、可見/紅外輻射儀VlRS、雷電探測器LIS以及云和地球輻射能量探測器CERES[12]從1998年開始提供TRMM PR數(shù)據(jù)等系列產(chǎn)品。數(shù)據(jù)的空間水平分辨率為0.25°×0.25°，時間分辨率為逐日。

風(fēng)、浪和海面氣溫數(shù)據(jù)來自歐洲中尺度天氣預(yù)報中心（ECMWF，the European Center for Medium-Range Weather Forecasts）提供的ERA-interim再分析資料。該資料是繼其早期產(chǎn)品ERA-40之后的新產(chǎn)品，該數(shù)據(jù)使用了分辨率更高的氣象模式，在觀測資料的應(yīng)用及同化方法方面也有了很大改進[13]。使用最新的12 h窗口的四維變分同化技術(shù)（4DVar），同化的資料包括衛(wèi)星資料（ERS-1，ERS-2和QuickSCAT）、常規(guī)觀測資料以及模式數(shù)據(jù)。資料的時間分辨率為6 h，分別為 00、06、12、18、24 個時次，水平分辨率為 0.25°×0.25°，時間為1995-2015年共21年。Dee等[14]、Song 等[15]、Bao 等[16]曾將 ERA-interim 再分析資料、NCEP-CFSR（National Centers for Environmental Prediction-Climate Forecast System Reanalysis）、NCEP –NCAR（National Centers for EnvironmentalPrediction-National Center for Atmospheric Research.）幾種數(shù)據(jù)與觀測資料進行比較，發(fā)現(xiàn)ERA-interim在均方根誤差和偏差方面更優(yōu)。

2 海洋氣象特征分析

2.1 降雨特點

2.1.1 降水的月變化特點

從圖1可以看出，斯里蘭卡南部海域的月降水量整體在45 mm和235 mm之間，并呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化和雙峰分布特點。月降水量的兩個極小值分別出現(xiàn)在2月和7月，分別為45 mm和60 mm，月降水量的兩個極大值出現(xiàn)在4月和11月，分別為150 mm和135 mm。從降水量來看，斯里蘭卡南部海域降水量較大，屬多雨海域。

圖1 降水量的月變化，單位：mm

表1表示斯里蘭卡南部海域各月出現(xiàn)降水的總天數(shù)?？梢钥闯觯估锾m卡南部海域每月都有不少于5 d的降水現(xiàn)象，并且降水天數(shù)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。月降水天數(shù)在4月份出現(xiàn)過一次次大值，在15.8 d左右，平均月中會有一半以上天數(shù)下雨。最大值出現(xiàn)在11月份，在20.2 d左右，平均月中會有2/3以上的天數(shù)下雨。月降水天數(shù)的兩個極小值出現(xiàn)在2月和8月，分別是平均6.5 d和12.6 d，是降水次數(shù)較少的月份。

表1 各月的降水天數(shù)

本文再進一步分析每月小雨、中雨、大雨和暴雨的天數(shù)，以對不同類型艦船提供參考。從圖2可以看出，各月的小雨天數(shù)在5 d至12 d之間。冬季小雨天數(shù)較少，在5 d到8 d之間，春、夏、秋季的小雨天數(shù)相當(dāng)，在9 d到12 d之間，占各月的1/3左右。中雨天數(shù)冬季和夏季都較少，在1 d左右，春季在2 d左右，秋季中雨天數(shù)略多，在4 d左右。大雨和暴雨在斯里蘭卡南部海域出現(xiàn)較少，各月的平均大雨天數(shù)不足2 d，平均暴雨天數(shù)不足1 d。

圖2 各月不同等級降水的天數(shù)

從各月的降水天數(shù)來看，斯里蘭卡南部海域大雨、暴雨較少；中雨天數(shù)略多，小雨天數(shù)較多，對一些相對小型的船只活動有一定影響，特別是在春季和秋季，應(yīng)多加注意。

2.1.2 降水天數(shù)的年變化

（1）降水天數(shù)

圖3 降水天數(shù)的年變化

為了更進一步了解斯里蘭卡南部海域的降水點，本文對2001年至2015年的斯里蘭卡南部海域降水天數(shù)的年變化進行分析。從圖3看，年降水天數(shù)的線性遞增現(xiàn)象十分明顯，回歸系數(shù)為5.44，通過置信檢驗，即近16年期間，研究海域的降水天數(shù)以5.44天/年的速度顯著性逐年線性遞增，降水天數(shù)從2001年的110 d增加到2015年的190 d，增幅很大。對于此種現(xiàn)象，筆者認(rèn)為可以從以下兩方面來分析：一方面，隨著全球氣候變暖，大氣、海洋變得更加活躍，不穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致天氣現(xiàn)象活躍多變，降水天數(shù)也隨之增加，并且斯里蘭卡南部海域位于熱帶印度洋中部，大氣、海洋運動更加劇烈，影響更大，導(dǎo)致降雨天數(shù)增加顯著。另一方面，分析結(jié)果可能存在一定的儀器觀測誤差。先前衛(wèi)星遙感技術(shù)起步不久，對于微量、少量降水難以測量，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，星載傳感器革新和精確度不斷提高，對于微量、少量的降水的測量更精確，敏感度更高，導(dǎo)致測得的降水天數(shù)偏多。

（2）中雨及以上等級降水的天數(shù)

為了了解影響艦船活動的中雨及以上等級降水情況，并在一定程度上減小儀器對于微、少雨量的測量偏差影響，本文去除小雨等級的降水天數(shù)，對中雨及以上等級的降水天數(shù)的年變化特點進行分析。從圖4中可以看出，從2001年至2015年，中雨及以上等級的降水天數(shù)也呈逐年遞增趨勢，回歸系數(shù)0.91，通過置信檢驗，即近16年期間，研究海域的降水天數(shù)以0.91天/年的速度逐年線性遞增。

圖4 中雨及以上等級降水天數(shù)的年變化

由此分析，在一定程度上去除儀器對于微、少雨量的測量誤差后，中雨及以上等級降水仍呈現(xiàn)出明顯的遞增趨勢，可見全球氣候變暖的確對斯里蘭卡南部海域的降水產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致其降水天數(shù)的逐年增加。

2.2 風(fēng)場分析

2.2.1 風(fēng)速、風(fēng)向頻率

圖5 海面風(fēng)場風(fēng)向及其季節(jié)變化

圖5為斯里蘭卡南部海域4個季節(jié)的海面風(fēng)場特點，可以看出，其風(fēng)向和風(fēng)速都隨季節(jié)有明顯的變化。冬季，研究海域以東北風(fēng)為主，風(fēng)力較小，以3級、4級風(fēng)為主，有少數(shù)時候出現(xiàn)5級風(fēng)。春節(jié)和夏季的海面風(fēng)場分布相似，盛行偏西風(fēng)，風(fēng)向較穩(wěn)定，風(fēng)力以4級、5級風(fēng)為主，有時出現(xiàn)6級風(fēng)，對海上活動船只有一定的影響。秋季海面風(fēng)處于過度狀態(tài)，風(fēng)向由偏東逐漸轉(zhuǎn)向東北，風(fēng)力變小，偏東風(fēng)時風(fēng)力4到5級，轉(zhuǎn)為東北風(fēng)后風(fēng)力較小，為3到4級。

2.2.2 大風(fēng)天數(shù)的月變化

本文進一步對研究海域4級及以上等級風(fēng)進行分析，研究其出現(xiàn)天數(shù)頻率，以對船只活動提供更詳細的參考。從圖6中可以看出，冬季風(fēng)力最小，4級風(fēng)出現(xiàn)天數(shù)在8到17 d左右，5級風(fēng)2 d左右。春季，風(fēng)力逐漸增大，4級風(fēng)天數(shù)變少，5級風(fēng)天數(shù)增加，可達到15 d，同時開始出現(xiàn)6級以上大風(fēng)，逐漸會對船只活動產(chǎn)生影響。夏季，風(fēng)力到達一年中的最大值，幾乎一直在4級以上，并以5級風(fēng)為主，可達20 d以上，夏季海面風(fēng)對艦船活動影響最大。秋季，風(fēng)力逐漸開始減小，5級風(fēng)天數(shù)減少，風(fēng)力以4級為主，6級以上大風(fēng)不再出現(xiàn)。

圖6 不同等級大風(fēng)的月變化

2.3 海浪分析

2.3.1 浪高、浪向頻率

圖7 海浪浪向及其季節(jié)變化

圖7為斯里蘭卡南部海域4個季節(jié)的海浪浪高和浪向的頻率分布，4個季節(jié)海浪方向變化不大，偏西或西偏南方向，但是浪高季節(jié)變化十分明顯。冬季，海浪方向偏西，主要浪高1到1.5 m，也有少部分1.5到2 m浪。春季，海浪處于發(fā)展階段，浪向逐漸向南偏轉(zhuǎn)，浪高增大，主要分布在1.5到3 m之間。夏季，海浪浪高達到一年中的最大值，以2到2.5 m浪為主，并有部分2.5 m以上大浪，并且浪向穩(wěn)定，以西偏南和西南方向為主。冬季，是海浪的消減階段，浪向由西南轉(zhuǎn)向西北，浪高減小，以1.5到2 m浪為主。值得注意的是，在冬季，研究海域的風(fēng)場方向東北，而浪向西偏北，浪向與風(fēng)向不一致，且差異較大。經(jīng)過分析，本文認(rèn)為冬季風(fēng)速較小，且風(fēng)向東北，向離岸方向，不會產(chǎn)生大的風(fēng)浪，冬季的浪場主要是涌浪，來自海域的偏西方向，因此產(chǎn)生了研究海域冬季風(fēng)、浪不一致的現(xiàn)象。

2.3.2 大浪天數(shù)的月變化

圖8 不同等級大浪的月變化

為進一步分析斯里蘭卡南部海域的大浪情況，本文分別對各月的2 m浪、2.5 m浪和3 m浪進行統(tǒng)計分析，以為海上船只活動提供更詳細的參考。冬季3個月，浪高都很小，幾乎不會出現(xiàn)2 m以上的大浪，利于船只活動。春季3個月，浪高逐漸增大，2 m以上大浪天數(shù)由2 d增加到16 d左右，2.5 m以上大浪天數(shù)達到5 d左右，并逐漸出現(xiàn)3 m以上大浪。夏季的浪高最大，7月浪高是一年中的最大值，2 m以上大浪天數(shù)18 d，2.5 m以上大浪天數(shù)8 d左右，并會出現(xiàn)一定的3 m以上浪，對海上船只活動影響較大，隨后浪高開始衰減。秋季，研究海域浪高衰減迅速，在12月，幾乎不再出現(xiàn)2 m以上大浪，海面相對平靜，對船只活動影響很小。

2.4 氣溫分析

2.4.1 氣溫的月變化

斯里蘭卡南部海域處熱帶地區(qū)，氣溫較高，年最低氣溫28℃，出現(xiàn)在1月。隨后溫度迅速升高，在4月份達到一年中的最大值，在29.7℃左右，但是持續(xù)時間不長，隨后逐漸降低，7月氣溫在28.6℃左右，7、8、9、10月氣溫較穩(wěn)定，變化很小，略有增大。11月，氣溫開始明顯降低，在次年1月份達到最小值?？傮w來看，研究海域的年氣溫常年較高，范圍在28℃到29.7℃之間，海上活動人員應(yīng)注意預(yù)防高溫。

圖9 氣溫的月變化，單位：℃

圖10 氣溫高于30℃的天數(shù)的年變化

2.4.2 高于30℃的天數(shù)的年變化

圖10是研究海域1995年至2015年21年間氣溫高于30℃的天數(shù)的變化情況。從圖中可以看出，隨著全球氣候變暖，氣溫高于30℃的天數(shù)變化十分明顯，呈逐年遞增趨勢，回歸系數(shù)2.03，通過置信檢驗，即近21年期間，研究海域的氣溫高于30℃的天數(shù)以2.03天/年的速度逐年線性遞增。特別是在2011年以后，氣溫高于30℃的天數(shù)一直上升，并且在2015年，這個數(shù)字達到了歷史最高的84 d，這種現(xiàn)象值得引起相關(guān)研究人員和環(huán)境保護人員的注意。

2.4.3 最高氣溫的年變化

圖11 最高氣溫的年變化，單位：℃

另一方面，本文也對研究海域1995年至2015年期間的年最高氣溫進行統(tǒng)計分析，從圖11中看出，年最高氣溫波動范圍在30.2℃到32.1℃之間，兩次較高溫現(xiàn)象分別出現(xiàn)在1998年和2010年。最高氣溫的年變化不如氣溫高于30℃的天數(shù)的年變化明顯，但是從21年長期來看，也呈略微增加趨勢，回歸系數(shù)0.014，通過置信檢驗。這也從另一個方面說明了，全球氣候變暖，導(dǎo)致斯里蘭卡海域的氣溫正在升高。

3 結(jié) 語

（1）從降水量看，降水月變化呈現(xiàn)雙峰式特點，最大月降水量235 mm左右，出現(xiàn)在11月。從降水天數(shù)看，該海域大雨、暴雨較少；中雨略多，小雨較多。

（2）年降水天數(shù)、中雨及以上等級的年降水天數(shù)，分別以5.44天/年和0.91天/年的速度逐年線性遞增。

（3）春季、秋季風(fēng)力較大，大風(fēng)方向偏西或西偏南，秋季、冬季風(fēng)力較?。粬|、西風(fēng)向在春、秋季轉(zhuǎn)換。

（4）海浪浪向全年偏西，春、秋季海浪較大，大浪方向西偏南或西南，浪高較小。

（5）氣溫的月變化范圍在28℃至29.7℃之間，最高氣溫出現(xiàn)在4月。氣溫高于30℃天數(shù)和年最高氣溫，分別以2.03天/年和0.014℃/年的速度逐年線性遞增，表明該海域氣溫具有明顯的變暖趨勢。

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