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德雷克海峡南端南设得兰群岛、德雷克海峡东侧南乔治亚岛和德雷克海峡东南侧南奥克尼群岛是我国每年磷虾作业的主要渔场,对我国南极资源开发与利用具有重要的战略意义。为了解极地气旋直接或间接对德雷克海峡造成的复杂多变的大风天气过程的发展机制,为今后天气诊断分析和大风预报预警做好准备。本文统计了2000-2009年的德雷克海峡海面风时空分布规律,并结合2016年6月-9月在南乔治亚岛海域作业期间观测的大风天气资料,分析了气旋造成的南乔治亚岛大风天气形势,对德雷克海峡的海面风进行了数值敏感性试验,选出最优的物理参数化方案,最后结合前面的分析结果,对冬季南大洋上出现的南高北低型的天气形势,应用选出的最佳物理参数化方案,对通过德雷克海峡南端南极半岛的多个极地气旋产生的大风过程进行了分析,从而了解气旋的内部结构、发展过程和发展机制。本文的的主要研究结果包括以下几个方面: (1)统计结果表明德雷克海峡北部大风日数最多,德雷克海峡北部、中部、南部2000年大风日数都是最少的,而大风日数最多的年份却不一致。德雷克海峡北部,中部,南部夏季大风日数都最少。8月份大风日数在德雷克海峡北部、中部、南部都是最大的。德雷克海峡北部年平均风速最大,中部次之,南部最小。2001年德雷克海峡年平均风速都达到峰值。一年四季德雷克海峡各个部分主要盛行西北和西南风,夏季和冬季容易出现超过25m/s的大风天气。 (2)德雷克海峡北部的年平均温度是5.146℃,德雷克海峡中部的年平均温度是2.156℃,德雷克海峡南部的年平均温度是-1.349℃。德雷克海峡北部和德雷克海峡中部和德雷克海峡南部2月份平均气温达到最高,分别为7.68℃、4.71℃、2.18oC。7月份德雷克海峡北部和德雷克海峡中部平均气温都达到最低,而德雷克海峡南部8月份气温达到最低。德雷克海峡气压北部、中部、南部都有一种减小的趋势,中部下降趋势最为明显,平均气压冬季比夏季高。 (3)南乔治亚岛冬季盛行偏西和偏西北大风,大风与极地气旋活动密切相关。造成南乔治亚岛冬季大风的天气形势有单一气旋型、北高南低型、西高东低型。发生大风天气时,单一气旋型持续时间较短,北高南低型持续时间较长,西高东低型持续时间最短。西高东低型天气形势容易形成鞍型场,盛行东南大风,风浪涌浪较大,需特别注意渔船避风避浪方式。 (4)数值试验性研究结果表明,对于风速的模拟,冬天选用ACM2与KF方案组合模拟效果较好,夏天选用MRF和BMJ方案组合模拟效果比较好。对于气温的模拟,冬天选用ACM2与KF方案模拟效果较好,夏天选用MRF与BMJ的组合效果比较好。对于气压的模拟,冬天选用ACM2和BMJ的效果较好,夏天选用ACM2和BMJ的效果较好。综合考虑,建议冬季选用ACM2与KF方案组合来模拟,夏季选用MRF和BMJ方案组合来模拟。 (5)正涡度输送和冷平流输送,会使得斜压不稳定作用得到加强,有利于气旋发展和维持,高空槽移近地面低压上空使得低层低压合并后涡度加强,导致气旋加深,同时槽后冷平流和槽前的暖平流结合后,上升运动激发潜热释放和大洋上不断的水汽供应,促进了海气交换,有利于气旋进一步的发展。 (6)在这里重点强调一下对南乔治亚岛冬季影响较大的西高东低型大风天气,地面天气图分析表明,在南极半岛和德雷克海峡经常由南极高压北伸与东南太平洋高压脊南伸合并而成的副极地高压控制,或者南美大陆高压南伸与南极半岛连成一片,最高气压达到1025hPa以上,德雷克海峡以东被深厚的低压气旋控制。随着高低压场东移,南乔治亚岛处于西高东低型这种气压场中间的东南气流中,瞬时风速达到8级以上,这是冬季南乔治亚岛出现东南大风原因所在。此时浪级达到5-6级,由于浪的方向突变与常年平均态不同,作业区域失去岛的地形遮挡,虽然持续时间不长,但是对渔船影响较大,应提前做好迎抗的准备。南乔治亚岛受鞍型场东移影响,出现西高东低型的天气形势;因此本文认为鞍型场产生和移动会对该海域造成较大影响,有助于产生大雾和大风天气,对于形成鞍型场的机制有待进一步研究。