韩玉康，赵艳玲，王东良

（中国人民解放军31010部队 北京市 100089）

斯里兰卡南部海域的海洋气象统计分析

韩玉康，赵艳玲，王东良

（中国人民解放军31010部队 北京市 100089）

斯里兰卡南部海域是海上丝路的重要节点，也是海上贸易、海军护航的重要航线，海洋战略地位十分重要。但是由于地理位置敏感，远离我国海域，并受到数据资料稀缺的限制，针对此海域的海洋环境的研究极少。本文利用TRMM的降水资料和ECMWF的风场、海浪和海面气温数据，对研究海域的重要海洋气象进行研究。主要结论有：降水月变化呈双峰式特点，11月降水量最大，235 mm左右；年降水天数、中雨及以上等级的年降水天数，分别以5.44天/年和0.91天/年的速度逐年递增。春、秋季风力较大，大风方向偏西或西偏南，秋季、冬季风力较小。海浪向全年偏西，春、秋季海浪较大，大浪方向西偏南或西南；冬、夏季浪高较小。气温的月变化范围在28℃至29.7℃之间，最高气温出现在4月；气温高于30℃天数和年最高气温，分别以2.03天/年和0.014℃/年的速度逐年递增。期望可以为海上的船只活动和海洋环境建设提供科学依据。

斯里兰卡南部海域；降水；风场；海浪；气温

在信息化时代，气象水文环境条件在海上军事活动及海上贸易、海上航行等活动中的需求和作用越来越显得重要[1]。深入研究海洋环境特征是人类高效开发利用海洋、防灾减灾的先决条件[2,3]。并且气象水文作为海战场环境建设的重要组成部分，对海洋权益维护等战争、非战争军事行动有着非常实用的价值[4]。这就需要我们重视气象水文环境的研究，加强对水文气象的了解和认识，为海上船只活动和海洋建设、开发提供保障。

斯里兰卡南部海域位于热带北印度洋，是连接海上丝路东西线的枢纽，堪称海上丝路的重要节点，也是海上贸易的重要航线，亚丁湾护航的最近、最适宜路线的必经之地，海上战略要地十分重要[5]。但是由于地理位置敏感，远离我国海域，并受到数据资料稀缺的限制，针对此海域的研究极少。

国内学者对印度洋的研究主要集中在印度洋海温气侯态特点和对我国及南海降水、季风等领域[6-8]，随着海上丝绸之路建设的发展，郑崇伟科研团队对印度洋和海上丝绸之路相关海域的风、浪、流等进行探索，取得了一些列成果[9-11]。以上研究多是关注于印度洋整体的水文气象特点，缺少对局部关键海域的研究，本文利用TRMM的降水资料和ECMWF的风场数据、海浪场数据和海面气温数据，对斯里兰卡南部海域的降水、海面风场、海浪和海面气温等重要海洋气象要素进行较为全面的研究分析，期望可以为海上的船只活动和海洋环境建设提供科学依据。

1 数据和方法

本文降水资料使用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）的逐日降水资料。TRMM计划由美国宇航局(NASA)和日本宇航局(JAXA)联合发起，卫星于1997年11月28日成功发射，卫星搭载的探测器包括：微波成像仪TMI、降雨雷达PR、可见/红外辐射仪VlRS、雷电探测器LIS以及云和地球辐射能量探测器CERES[12]从1998年开始提供TRMM PR数据等系列产品。数据的空间水平分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为逐日。

风、浪和海面气温数据来自欧洲中尺度天气预报中心（ECMWF，the European Center for Medium-Range Weather Forecasts）提供的ERA-interim再分析资料。该资料是继其早期产品ERA-40之后的新产品，该数据使用了分辨率更高的气象模式，在观测资料的应用及同化方法方面也有了很大改进[13]。使用最新的12 h窗口的四维变分同化技术（4DVar），同化的资料包括卫星资料（ERS-1，ERS-2和QuickSCAT）、常规观测资料以及模式数据。资料的时间分辨率为6 h，分别为 00、06、12、18、24 个时次，水平分辨率为 0.25°×0.25°，时间为1995-2015年共21年。Dee等[14]、Song 等[15]、Bao 等[16]曾将 ERA-interim 再分析资料、NCEP-CFSR（National Centers for Environmental Prediction-Climate Forecast System Reanalysis）、NCEP –NCAR（National Centers for EnvironmentalPrediction-National Center for Atmospheric Research.）几种数据与观测资料进行比较，发现ERA-interim在均方根误差和偏差方面更优。

2 海洋气象特征分析

2.1 降雨特点

2.1.1 降水的月变化特点

从图1可以看出，斯里兰卡南部海域的月降水量整体在45 mm和235 mm之间，并呈现出明显的季节变化和双峰分布特点。月降水量的两个极小值分别出现在2月和7月，分别为45 mm和60 mm，月降水量的两个极大值出现在4月和11月，分别为150 mm和135 mm。从降水量来看，斯里兰卡南部海域降水量较大，属多雨海域。

图1 降水量的月变化，单位：mm

表1表示斯里兰卡南部海域各月出现降水的总天数。可以看出，斯里兰卡南部海域每月都有不少于5 d的降水现象，并且降水天数呈现出明显的季节变化特征。月降水天数在4月份出现过一次次大值，在15.8 d左右，平均月中会有一半以上天数下雨。最大值出现在11月份，在20.2 d左右，平均月中会有2/3以上的天数下雨。月降水天数的两个极小值出现在2月和8月，分别是平均6.5 d和12.6 d，是降水次数较少的月份。

表1 各月的降水天数

本文再进一步分析每月小雨、中雨、大雨和暴雨的天数，以对不同类型舰船提供参考。从图2可以看出，各月的小雨天数在5 d至12 d之间。冬季小雨天数较少，在5 d到8 d之间，春、夏、秋季的小雨天数相当，在9 d到12 d之间，占各月的1/3左右。中雨天数冬季和夏季都较少，在1 d左右，春季在2 d左右，秋季中雨天数略多，在4 d左右。大雨和暴雨在斯里兰卡南部海域出现较少，各月的平均大雨天数不足2 d，平均暴雨天数不足1 d。

图2 各月不同等级降水的天数

从各月的降水天数来看，斯里兰卡南部海域大雨、暴雨较少；中雨天数略多，小雨天数较多，对一些相对小型的船只活动有一定影响，特别是在春季和秋季，应多加注意。

2.1.2 降水天数的年变化

（1）降水天数

图3 降水天数的年变化

为了更进一步了解斯里兰卡南部海域的降水点，本文对2001年至2015年的斯里兰卡南部海域降水天数的年变化进行分析。从图3看，年降水天数的线性递增现象十分明显，回归系数为5.44，通过置信检验，即近16年期间，研究海域的降水天数以5.44天/年的速度显著性逐年线性递增，降水天数从2001年的110 d增加到2015年的190 d，增幅很大。对于此种现象，笔者认为可以从以下两方面来分析：一方面，随着全球气候变暖，大气、海洋变得更加活跃，不稳定性增加，导致天气现象活跃多变，降水天数也随之增加，并且斯里兰卡南部海域位于热带印度洋中部，大气、海洋运动更加剧烈，影响更大，导致降雨天数增加显著。另一方面，分析结果可能存在一定的仪器观测误差。先前卫星遥感技术起步不久，对于微量、少量降水难以测量，随着科学技术发展，星载传感器革新和精确度不断提高，对于微量、少量的降水的测量更精确，敏感度更高，导致测得的降水天数偏多。

（2）中雨及以上等级降水的天数

为了了解影响舰船活动的中雨及以上等级降水情况，并在一定程度上减小仪器对于微、少雨量的测量偏差影响，本文去除小雨等级的降水天数，对中雨及以上等级的降水天数的年变化特点进行分析。从图4中可以看出，从2001年至2015年，中雨及以上等级的降水天数也呈逐年递增趋势，回归系数0.91，通过置信检验，即近16年期间，研究海域的降水天数以0.91天/年的速度逐年线性递增。

图4 中雨及以上等级降水天数的年变化

由此分析，在一定程度上去除仪器对于微、少雨量的测量误差后，中雨及以上等级降水仍呈现出明显的递增趋势，可见全球气候变暖的确对斯里兰卡南部海域的降水产生较大影响，导致其降水天数的逐年增加。

2.2 风场分析

2.2.1 风速、风向频率

图5 海面风场风向及其季节变化

图5为斯里兰卡南部海域4个季节的海面风场特点，可以看出，其风向和风速都随季节有明显的变化。冬季，研究海域以东北风为主，风力较小，以3级、4级风为主，有少数时候出现5级风。春节和夏季的海面风场分布相似，盛行偏西风，风向较稳定，风力以4级、5级风为主，有时出现6级风，对海上活动船只有一定的影响。秋季海面风处于过度状态，风向由偏东逐渐转向东北，风力变小，偏东风时风力4到5级，转为东北风后风力较小，为3到4级。

2.2.2 大风天数的月变化

本文进一步对研究海域4级及以上等级风进行分析，研究其出现天数频率，以对船只活动提供更详细的参考。从图6中可以看出，冬季风力最小，4级风出现天数在8到17 d左右，5级风2 d左右。春季，风力逐渐增大，4级风天数变少，5级风天数增加，可达到15 d，同时开始出现6级以上大风，逐渐会对船只活动产生影响。夏季，风力到达一年中的最大值，几乎一直在4级以上，并以5级风为主，可达20 d以上，夏季海面风对舰船活动影响最大。秋季，风力逐渐开始减小，5级风天数减少，风力以4级为主，6级以上大风不再出现。

图6 不同等级大风的月变化

2.3 海浪分析

2.3.1 浪高、浪向频率

图7 海浪浪向及其季节变化

图7为斯里兰卡南部海域4个季节的海浪浪高和浪向的频率分布，4个季节海浪方向变化不大，偏西或西偏南方向，但是浪高季节变化十分明显。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，海浪处于发展阶段，浪向逐渐向南偏转，浪高增大，主要分布在1.5到3 m之间。夏季，海浪浪高达到一年中的最大值，以2到2.5 m浪为主，并有部分2.5 m以上大浪，并且浪向稳定，以西偏南和西南方向为主。冬季，是海浪的消减阶段，浪向由西南转向西北，浪高减小，以1.5到2 m浪为主。值得注意的是，在冬季，研究海域的风场方向东北，而浪向西偏北，浪向与风向不一致，且差异较大。经过分析，本文认为冬季风速较小，且风向东北，向离岸方向，不会产生大的风浪，冬季的浪场主要是涌浪，来自海域的偏西方向，因此产生了研究海域冬季风、浪不一致的现象。

2.3.2 大浪天数的月变化

图8 不同等级大浪的月变化

为进一步分析斯里兰卡南部海域的大浪情况，本文分别对各月的2 m浪、2.5 m浪和3 m浪进行统计分析，以为海上船只活动提供更详细的参考。冬季3个月，浪高都很小，几乎不会出现2 m以上的大浪，利于船只活动。春季3个月，浪高逐渐增大，2 m以上大浪天数由2 d增加到16 d左右，2.5 m以上大浪天数达到5 d左右，并逐渐出现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以上大浪天数18 d，2.5 m以上大浪天数8 d左右，并会出现一定的3 m以上浪，对海上船只活动影响较大，随后浪高开始衰减。秋季，研究海域浪高衰减迅速，在12月，几乎不再出现2 m以上大浪，海面相对平静，对船只活动影响很小。

2.4 气温分析

2.4.1 气温的月变化

斯里兰卡南部海域处热带地区，气温较高，年最低气温28℃，出现在1月。随后温度迅速升高，在4月份达到一年中的最大值，在29.7℃左右，但是持续时间不长，随后逐渐降低，7月气温在28.6℃左右，7、8、9、10月气温较稳定，变化很小，略有增大。11月，气温开始明显降低，在次年1月份达到最小值。总体来看，研究海域的年气温常年较高，范围在28℃到29.7℃之间，海上活动人员应注意预防高温。

图9 气温的月变化，单位：℃

图10 气温高于30℃的天数的年变化

2.4.2 高于30℃的天数的年变化

图10是研究海域1995年至2015年21年间气温高于30℃的天数的变化情况。从图中可以看出，随着全球气候变暖，气温高于30℃的天数变化十分明显，呈逐年递增趋势，回归系数2.03，通过置信检验，即近21年期间，研究海域的气温高于30℃的天数以2.03天/年的速度逐年线性递增。特别是在2011年以后，气温高于30℃的天数一直上升，并且在2015年，这个数字达到了历史最高的84 d，这种现象值得引起相关研究人员和环境保护人员的注意。

2.4.3 最高气温的年变化

图11 最高气温的年变化，单位：℃

另一方面，本文也对研究海域1995年至2015年期间的年最高气温进行统计分析，从图11中看出，年最高气温波动范围在30.2℃到32.1℃之间，两次较高温现象分别出现在1998年和2010年。最高气温的年变化不如气温高于30℃的天数的年变化明显，但是从21年长期来看，也呈略微增加趋势，回归系数0.014，通过置信检验。这也从另一个方面说明了，全球气候变暖，导致斯里兰卡海域的气温正在升高。

3 结 语

（1）从降水量看，降水月变化呈现双峰式特点，最大月降水量235 mm左右，出现在11月。从降水天数看，该海域大雨、暴雨较少；中雨略多，小雨较多。

（2）年降水天数、中雨及以上等级的年降水天数，分别以5.44天/年和0.91天/年的速度逐年线性递增。

（3）春季、秋季风力较大，大风方向偏西或西偏南，秋季、冬季风力较小；东、西风向在春、秋季转换。

（4）海浪浪向全年偏西，春、秋季海浪较大，大浪方向西偏南或西南，浪高较小。

（5）气温的月变化范围在28℃至29.7℃之间，最高气温出现在4月。气温高于30℃天数和年最高气温，分别以2.03天/年和0.014℃/年的速度逐年线性递增，表明该海域气温具有明显的变暖趋势。

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