基于雷达的上海夏季海风锋及其触发对流的特征分析
（1. 上海市气象科学研究所 2. 上海中心气象台
顾问1张晶2谈建国1戴建华2）
1. 引言
海陆风环流是由海陆热力差异引起的次级环流。上世纪20年代以来，气象学家对影响海风登陆的因子：海陆温差、环境风、大气稳定度、水体面积和海岸线曲折度等对海陆风环流进行了大量的研究[1-5]，并且从边界层的热平衡和惯性力的角度利用量纲分析方法定义了在中性层结下的海风登陆指数及其阈值[6]。我国的海陆风研究开始于上世纪50年代，朱抱真[7]最先对台湾海陆风的气候特征进行系统分析。于恩洪[8]等通过观测不同季节渤海湾的海陆风，分析了海陆风的空间结构。
海风从海洋向陆地推进时与大陆气团相遇而成的交界面具有类似锋面的特征，被称为海风锋。越来越多的观测事实表明，海风锋是盛夏局地对流天气的触发机制之一[9-17]。多位学者[9-17]利用加密自动站、多普勒雷达、卫星遥感和数值模拟等手段，对海风锋进行分类统计分析，揭示了渤海湾和华南沿海地区海风锋的热力、动力特征，并分析了海风锋在对流天气的触发和发展中的作用。王彦[18]天津多普勒天气雷达观测资料和中尺度数值模式，对比分析了2007年8月13日海风锋触发雷暴的过程，发现海风锋与阵风锋相遇后，在交叉处有雷暴生成。苗曼倩[19]和李维亮[20]运用数值模拟证实，海风锋与上海夏季雷暴的生成有直接关系。漆梁波[21]认为海风锋在多普勒雷达上表现为缓慢移动的窄带回波，在合适的层结状态和抬升条件下这种窄带回波会强烈发展，导致集中降水。
上海是一个三面临水的超大型城市，随着上海综合天气观测网的建立，通过对近年来的夏季局地对流统计发现，80%以上的盛夏局地对流发生之前有边界层辐合线的存在，因此了解边界层辐合线的生消规律及其触发影响局地对流的机制是预报局地对流发生发展的关键。
基于多普勒雷达对2011-2014年夏季上海海风锋及其触发的对流的进行统计，分析海风锋和对流的时空分布规律，以期为上海夏季局地对流的精细化预报提供
有参考价值的气候背景。
2. 资料说明
基于2011-2014年夏季（6-9月）上海
（1）浦东新区（南汇）多普勒雷达资料
（2）常规天气图和卫星云图
（3）上海加密自动气象站数据
（4）11个基本气象站的地面气象观测数据A 文件
对上海地区夏季海风锋及其触发局地对流的时空分布和环流背景进行了统计分析。
3. 海风锋的定义和识别
从海洋向陆地推进的海风前沿，具有与锋面相似的温度、湿度和流场特征，被称为海风锋，在雷达上表现为低仰角的窄带回波。
3.1基于雷达的海风锋识别方法
本研究中识别海风锋的资料以多普勒雷达为准，以上海加密自动站的风场资料和Micaps3.0软件的天气分析为辅助。海风锋在多普勒雷达产品上的特征为：
(1)低仰角（通常只出现在0.5°/1.5°仰角）；
(2)弱回波（反射率因子在10-20dBZ 之间）；
(3)窄带回波（呈线状）
但是具有类似雷达回波特征的还有出流边界（阵风锋）、下击暴流、锋面等，因此还需要加密自动站的风场资料和天气分析作辅助判断，需要满足以下条件:
（4）回波两侧为风的辐合（存在海风与陆风的辐合）；
（5）通常平行于海岸线；
（6）出现在晴空白天。
满足上述6个条件的边界层辐合线是海风锋，一天中无论出现一支还是双支海风锋都只计一次，文中海风锋（See breeze front）的缩写为“SBF ”，有海风锋发生的日子被成为“海风锋日”。
3.2 基于雷达的海风锋触发对流识别方法
在被认定为是海风锋的窄带回波上发展起来的积云状降水回波，被定义为由海风锋触发的局地对流。
尽管为积云状降水回波，且在海风锋附近发展加强，但是存在以下情况
（1）从非海陆风环流控制区域移到海风锋附近的积云状降水回波；
（2）在海风锋附近生成的积云状降水回波，但不是由海风锋触发的（由阵风锋、短波槽、切变线或静止锋等触发的）。
则不是由海风锋触发的对流。本研究中，非海风锋触发的对流被定义为普通对流（Normal convection）, 缩写为“NC ”，由海风锋触发的对流被定义为典型海风锋触发对流（Typical see breeze induced convection ）, 缩写为“TC ”。
4. 2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流的时空分布特征
图1a 是2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流频数的年变化。4年夏季共计发生海风锋65次，海风锋日发生对流26次，其中由海风锋触发的对流18次。2013年夏季的海风锋和对流活动最为频繁，发生海风锋25次，占4年夏季海风锋总频数的38.5%；由海风锋触发的对流10次，占4年夏季海风锋触发对流总频数的55.6%；2014年海风锋及其触发对流的频数少于2013年，但高于2011和2012年。2013年夏季海风锋及其触发对流异常活跃可能与2013年夏季副热带高压异常强、高温天数多有关。
图1b 是2011-2014年夏季上海海风锋触发对流过程的月变化。由图可知，4年中6月和9月发生的海风锋频数较少，分别为11次和10次，9月由海风锋触发的对流仅1次，6月没有发生由海风锋触发的对流。7月和8月海风锋登陆比较频繁，分别为23次和21次，占4年来海风锋总频数的66.7%。7月和8月海风锋日发生的对流频数分别为10次和11次，远多于6月和9月。尽管8月海风锋频数比7月少，但是由海风锋触发的对流过程却比7月多，8月由海风锋触发的对流有9次。从海风锋触发对流的月变化中可以看出，大气环流背景对海风锋触发对流的概率有很大的影响，副热带高压控制上海时，海风锋更易触发对流。
图1c 是2011-2014年夏季上海海风锋上岸/消失、对流生成/消散时刻的日变化。由图可知夏季海风锋上岸时刻最早为8:25时，最晚为15:16时。其中9-12时是夏季海风锋上岸高峰时段，有81.3%的海风锋在9-12时登陆，这与日出以
后海陆温差变得显著有关。夏季海风锋消失时刻最早为12:00时，最晚为18:57时。其中85.9%的海风锋可以维持到15时以后。此外，雷达回波显示，当傍晚日照强度开始减弱时，海风锋的推进速度会变慢或者停滞，但是海风锋不会后退，通常海风锋消失的位置即是海风锋能推进的最大位置。2011-2014年夏季海风锋日中对流生成时刻在11-19时，其中57.7%的对流发生在13-14时，除一次对流过程持续到次日凌晨以外，其它对流均在20时之前消散。
由图1d 可知，2011-2014年夏季海风锋平均持续时间为5小时，由海风锋触发对流的生成时刻在12-16时，平均维持时间2.5小时，其中72.2%的对流持续时间不超过3小时。由图1c 可知，通常海风锋上岸3小时左右，对流才被触发，这说明对流能否被触发不仅依赖于海风锋的动力抬升作用，环境场的热力条件也至关重要。
(a) (b)
(c) (d)
图1 2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流频数的年变化(a),月变化(b)，海风锋上
岸/消失、对流生成/消散时刻的日变化(c)和持续时间(d)
由图可知2011-2014年夏季，海风锋触发的局地对流在集中在市中心、北部
郊区和东部沿海区域，上海其它地区也有分布，但是比较零散。
图6 2011-2014年夏季上海海风锋日的对流活动空间分布
表3是2011-2014年夏季上海局地对流的空间分布。由表3可知，如果将上海各个区按照市中心和郊区划分，2011-2014年市中心区域和北部郊区发生对流的频数都为8次，由海风锋触发的局地对流的频数都为5次，远高于上海其他郊区。
表3 2011-2014年夏季上海局地对流的空间分布 片区
城区
北部
东部
南部
西部
合计 行政区 市区 崇明、嘉定、宝山 浦东新区 金山、奉贤 闵行、松江、青浦 上海 对流频数 8 8 5 2 3 26 局地对流频数 5
5 5 1 2 18
5. 上海地区3类海风锋的分型依据
上海三面临海，在长江口发展强盛的海陆风环流在上海北岸登陆后向南或西南方向推进，这支海风锋定义为N 型（北支）海风锋；在杭州湾发展强盛的海陆风环流在上海南岸登陆后向北或西北方向推进，这支海风锋定义为S 型（南支）海风锋；很多情况下上海会同时存在南北两支海风锋，两支海风锋还有可能合并或者部分合并，定义为SN 型（双支）海风锋。图1为3类海风锋的雷达回波实况和示意图。图1a 和图1b 是2014年6月12日S 型海风锋的雷达回波和示意图，
由图可知11时南支海风锋登陆，之后逐渐向北推进，最深处达到上海市中心，于18:07时消失。图1c 和图1d 是2014年7月20日N 型海风锋的雷达回波和示意图，由图可知11时北支海风锋登陆，之后逐渐向南推进，最深处达到上海市中心，于17:22时消失。图1e 和图1f 是2014年7月10日SN 型海风锋的雷达回波和示意图，图中可知11时南支海风锋登陆，之后逐渐向北推进，12时北支海风锋登陆，之后逐渐向南推进，在13时左右南北两支海风锋的东侧合并成一条海风锋，同时还触发了对流，对流结束后，两支海风锋依然存在，并继续向西移动，直到17:22时在上海西部郊区消失。
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
图1 上海地区3类海风锋的雷达回波实况和示意图
（a ）（b ）S 型海风锋，（c ）（d ）N 型海风锋，（e ）（f ）SN 型海风锋
图3是2011-2014年夏季上海3类海风锋出现时背景风风向的分布特征。图3(a)是N 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知N 型海风锋出现时，背景风是东南风的比例为23.1%，背景风是南风的比例为30.8%，背景风是西南风的比例为27.0%，还有少部分的偏北风和偏西风，但总体上以偏南分量的风向为主。图3(b)是S 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知S 型海风锋出现时，背景风是东北风的比例为43.5%，背景风是偏西风的比例为17.4%，背景风是偏东风的比例为13.0%，总体上以东北风为主。图3(c)是SN 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知SN 型海风锋出现时背景风是偏西风的比例为68.8%，背景风是西南风的比例为18.8%，还有少部分的东南风和偏南风，但总体上以偏西风为绝对多数。
(a) (b)
(c)
图3 2011-2014年夏季上海3类海风锋出现时背景风向的分布特征
(a) S 型海风锋 (b)N型海风锋 (c)SN型海风锋
图4是2011-2014年夏季上海3类海风锋、对流和海风锋触发对流的频数分布。近4年来N 型海风锋发生26次，S 型为23次，SN 型海风锋出现最少为16次，然而不同类型海风锋触发对流的概率不尽相同。N 型海风锋触发局地对流9次，触发率为34.6%；S 型海风锋触发局地对流3次，触发率仅为13.0%；16次SN 型海风锋触发局地对流6次，触发率为37.5%，是3类海风锋中最容易触发对流的类型。而且SN 型海风锋日发生的对流全部由SN 型海风锋触发，没有发生因切变线、静止锋触发或者由上海以外地区移入的对流过程。
5. 不同背景风下的海风锋触发局地对流的统计特征
表1是2011-2014年6-9月上海不同背景风下海风锋和局地对流发生频数。当背景风是东北风的情况下，只生成S 型海风锋，4年来共发生10次，其中2次触发了局地对流。当背景风是偏南风和西南风的情况下，主要生成N 型海风锋，4年来共计生成22次海风锋，其中有15次是N 型海风锋，触发局地对流14次，是8方位背景风向中最容易触发对流的两个风向。当背景风是偏西风的情况下，主要生成SN 型海风锋，4年来共生成18次海风锋，其中有11次是SN 型海风锋，触发局地对流5次。背景风是偏北风、偏东风、东南风和西北风时，生成海风锋的频数很少，触发的局地对流更少，其中背景风是东风和西北风的情况下，4年中均没有对流发生。
表1 2011-2014年6-9月上海不同背景风风向下海风锋和局地对流发生频数
背景风
风向
海风锋 N 型 S 型 SN 型 对流 海风锋触发对流 （触发对流频数/海
风锋频数） 北风
东北风
东风
东南风
南风
西南风
西风
西北风
合计 3 10 3 7 11 11 18 2 65 2 0 0 6 8 7 3 0 26 1 10 3 0 2 1 4 2 23 0 0 0 1 1 3 11 0 16 1 3 0 1 8 6 7 0 26 1 2 0 1 6 3 5 0 18 33.33% 20.00% 0 14.29% 54.5% 27.3% 27.8% 0 27.7% 触发率
6. 结论和讨论
基于2011-2014年夏季（6-9月）的多普勒雷达资料、常规天气图、卫星云图、加密自动气象站数据和11个基本气象站的地面气象观测数据A 文件，对上海地区的海陆风环流及其触发的局地对流的时空分布特征做了统计分析，主要结论如下：
（1）海风锋在多普勒雷达反射率因子产品上的特征为：低仰角的弱窄带回波，同时还需要满足回波两侧为风的辐合（存在海风与陆风的辐合）、平行于海
岸线和出现于晴空条件下的条件。在被认定为是海风锋的窄带回波上发展起来的积云状降水回波且位置少动，且加密雨量站中累积降水量>0.0mm的雨量站数量占全部雨量站数量≤30%的，被定义为由海风锋触发的局地对流。
（2）2011-2014年夏季（6-9月）上海共计发生海风锋登陆的天数为65天，统计了这65天的云量、云状、背景风速、日气压差和海陆温差发现：低云云量≤4层或者中高云云量≤8层、日气压变化≤4.9hPa 、10m 风速≤4m/s和陆地气温-海洋气温>0.7°C ，是海风锋登陆的条件阈值。
（3）近4年来上海共发生海陆风环流65次，其中发生了26次对流过程，有18次局地对流是由海风锋触发的。其中2013年是海风锋登陆最活跃的年份，也是海风锋触发局地对流最多的年份。7月和8月是海风锋登陆最多的月份，也是海风锋触发局地对流最多的月份，但是8月份由海风锋触发的局地对流的发生频率高于7月份，6月份和9月份局地对流发生的次数非常少。夏季海风锋登陆和对流开始时间有明显的日变化。9-12时是海风锋登陆高峰期，对流开始时刻在11-19时之间，其中13-15时是对流发生的高峰期。海风锋登陆以后可以维持2-9小时，其中持续时间在5-7小时的海风锋最多。对流持续时间都在5小时以下，绝大部分局地对流维持时间在2-4小时之间。
（4）2011-2014年上海由海风锋触发的局地对流在集中在市中心、北部郊区和东部沿海区域，远高于上海其它地区。
参考文献
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[18]苗曼倩, 唐有华. 长江三角洲夏季海陆风与热岛环流的相互作用及城市化的影响．高原气象,1998,17( 3) : 280 -289．
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国科学(D辑),2003,33(2):97-104.
基于雷达的上海夏季海风锋及其触发对流的特征分析
（1. 上海市气象科学研究所 2. 上海中心气象台
顾问1张晶2谈建国1戴建华2）
1. 引言
海陆风环流是由海陆热力差异引起的次级环流。上世纪20年代以来，气象学家对影响海风登陆的因子：海陆温差、环境风、大气稳定度、水体面积和海岸线曲折度等对海陆风环流进行了大量的研究[1-5]，并且从边界层的热平衡和惯性力的角度利用量纲分析方法定义了在中性层结下的海风登陆指数及其阈值[6]。我国的海陆风研究开始于上世纪50年代，朱抱真[7]最先对台湾海陆风的气候特征进行系统分析。于恩洪[8]等通过观测不同季节渤海湾的海陆风，分析了海陆风的空间结构。
海风从海洋向陆地推进时与大陆气团相遇而成的交界面具有类似锋面的特征，被称为海风锋。越来越多的观测事实表明，海风锋是盛夏局地对流天气的触发机制之一[9-17]。多位学者[9-17]利用加密自动站、多普勒雷达、卫星遥感和数值模拟等手段，对海风锋进行分类统计分析，揭示了渤海湾和华南沿海地区海风锋的热力、动力特征，并分析了海风锋在对流天气的触发和发展中的作用。王彦[18]天津多普勒天气雷达观测资料和中尺度数值模式，对比分析了2007年8月13日海风锋触发雷暴的过程，发现海风锋与阵风锋相遇后，在交叉处有雷暴生成。苗曼倩[19]和李维亮[20]运用数值模拟证实，海风锋与上海夏季雷暴的生成有直接关系。漆梁波[21]认为海风锋在多普勒雷达上表现为缓慢移动的窄带回波，在合适的层结状态和抬升条件下这种窄带回波会强烈发展，导致集中降水。
上海是一个三面临水的超大型城市，随着上海综合天气观测网的建立，通过对近年来的夏季局地对流统计发现，80%以上的盛夏局地对流发生之前有边界层辐合线的存在，因此了解边界层辐合线的生消规律及其触发影响局地对流的机制是预报局地对流发生发展的关键。
基于多普勒雷达对2011-2014年夏季上海海风锋及其触发的对流的进行统计，分析海风锋和对流的时空分布规律，以期为上海夏季局地对流的精细化预报提供
有参考价值的气候背景。
2. 资料说明
基于2011-2014年夏季（6-9月）上海
（1）浦东新区（南汇）多普勒雷达资料
（2）常规天气图和卫星云图
（3）上海加密自动气象站数据
（4）11个基本气象站的地面气象观测数据A 文件
对上海地区夏季海风锋及其触发局地对流的时空分布和环流背景进行了统计分析。
3. 海风锋的定义和识别
从海洋向陆地推进的海风前沿，具有与锋面相似的温度、湿度和流场特征，被称为海风锋，在雷达上表现为低仰角的窄带回波。
3.1基于雷达的海风锋识别方法
本研究中识别海风锋的资料以多普勒雷达为准，以上海加密自动站的风场资料和Micaps3.0软件的天气分析为辅助。海风锋在多普勒雷达产品上的特征为：
(1)低仰角（通常只出现在0.5°/1.5°仰角）；
(2)弱回波（反射率因子在10-20dBZ 之间）；
(3)窄带回波（呈线状）
但是具有类似雷达回波特征的还有出流边界（阵风锋）、下击暴流、锋面等，因此还需要加密自动站的风场资料和天气分析作辅助判断，需要满足以下条件:
（4）回波两侧为风的辐合（存在海风与陆风的辐合）；
（5）通常平行于海岸线；
（6）出现在晴空白天。
满足上述6个条件的边界层辐合线是海风锋，一天中无论出现一支还是双支海风锋都只计一次，文中海风锋（See breeze front）的缩写为“SBF ”，有海风锋发生的日子被成为“海风锋日”。
3.2 基于雷达的海风锋触发对流识别方法
在被认定为是海风锋的窄带回波上发展起来的积云状降水回波，被定义为由海风锋触发的局地对流。
尽管为积云状降水回波，且在海风锋附近发展加强，但是存在以下情况
（1）从非海陆风环流控制区域移到海风锋附近的积云状降水回波；
（2）在海风锋附近生成的积云状降水回波，但不是由海风锋触发的（由阵风锋、短波槽、切变线或静止锋等触发的）。
则不是由海风锋触发的对流。本研究中，非海风锋触发的对流被定义为普通对流（Normal convection）, 缩写为“NC ”，由海风锋触发的对流被定义为典型海风锋触发对流（Typical see breeze induced convection ）, 缩写为“TC ”。
4. 2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流的时空分布特征
图1a 是2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流频数的年变化。4年夏季共计发生海风锋65次，海风锋日发生对流26次，其中由海风锋触发的对流18次。2013年夏季的海风锋和对流活动最为频繁，发生海风锋25次，占4年夏季海风锋总频数的38.5%；由海风锋触发的对流10次，占4年夏季海风锋触发对流总频数的55.6%；2014年海风锋及其触发对流的频数少于2013年，但高于2011和2012年。2013年夏季海风锋及其触发对流异常活跃可能与2013年夏季副热带高压异常强、高温天数多有关。
图1b 是2011-2014年夏季上海海风锋触发对流过程的月变化。由图可知，4年中6月和9月发生的海风锋频数较少，分别为11次和10次，9月由海风锋触发的对流仅1次，6月没有发生由海风锋触发的对流。7月和8月海风锋登陆比较频繁，分别为23次和21次，占4年来海风锋总频数的66.7%。7月和8月海风锋日发生的对流频数分别为10次和11次，远多于6月和9月。尽管8月海风锋频数比7月少，但是由海风锋触发的对流过程却比7月多，8月由海风锋触发的对流有9次。从海风锋触发对流的月变化中可以看出，大气环流背景对海风锋触发对流的概率有很大的影响，副热带高压控制上海时，海风锋更易触发对流。
图1c 是2011-2014年夏季上海海风锋上岸/消失、对流生成/消散时刻的日变化。由图可知夏季海风锋上岸时刻最早为8:25时，最晚为15:16时。其中9-12时是夏季海风锋上岸高峰时段，有81.3%的海风锋在9-12时登陆，这与日出以
后海陆温差变得显著有关。夏季海风锋消失时刻最早为12:00时，最晚为18:57时。其中85.9%的海风锋可以维持到15时以后。此外，雷达回波显示，当傍晚日照强度开始减弱时，海风锋的推进速度会变慢或者停滞，但是海风锋不会后退，通常海风锋消失的位置即是海风锋能推进的最大位置。2011-2014年夏季海风锋日中对流生成时刻在11-19时，其中57.7%的对流发生在13-14时，除一次对流过程持续到次日凌晨以外，其它对流均在20时之前消散。
由图1d 可知，2011-2014年夏季海风锋平均持续时间为5小时，由海风锋触发对流的生成时刻在12-16时，平均维持时间2.5小时，其中72.2%的对流持续时间不超过3小时。由图1c 可知，通常海风锋上岸3小时左右，对流才被触发，这说明对流能否被触发不仅依赖于海风锋的动力抬升作用，环境场的热力条件也至关重要。
(a) (b)
(c) (d)
图1 2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流频数的年变化(a),月变化(b)，海风锋上
岸/消失、对流生成/消散时刻的日变化(c)和持续时间(d)
由图可知2011-2014年夏季，海风锋触发的局地对流在集中在市中心、北部
郊区和东部沿海区域，上海其它地区也有分布，但是比较零散。
图6 2011-2014年夏季上海海风锋日的对流活动空间分布
表3是2011-2014年夏季上海局地对流的空间分布。由表3可知，如果将上海各个区按照市中心和郊区划分，2011-2014年市中心区域和北部郊区发生对流的频数都为8次，由海风锋触发的局地对流的频数都为5次，远高于上海其他郊区。
表3 2011-2014年夏季上海局地对流的空间分布 片区
城区
北部
东部
南部
西部
合计 行政区 市区 崇明、嘉定、宝山 浦东新区 金山、奉贤 闵行、松江、青浦 上海 对流频数 8 8 5 2 3 26 局地对流频数 5
5 5 1 2 18
5. 上海地区3类海风锋的分型依据
上海三面临海，在长江口发展强盛的海陆风环流在上海北岸登陆后向南或西南方向推进，这支海风锋定义为N 型（北支）海风锋；在杭州湾发展强盛的海陆风环流在上海南岸登陆后向北或西北方向推进，这支海风锋定义为S 型（南支）海风锋；很多情况下上海会同时存在南北两支海风锋，两支海风锋还有可能合并或者部分合并，定义为SN 型（双支）海风锋。图1为3类海风锋的雷达回波实况和示意图。图1a 和图1b 是2014年6月12日S 型海风锋的雷达回波和示意图，
由图可知11时南支海风锋登陆，之后逐渐向北推进，最深处达到上海市中心，于18:07时消失。图1c 和图1d 是2014年7月20日N 型海风锋的雷达回波和示意图，由图可知11时北支海风锋登陆，之后逐渐向南推进，最深处达到上海市中心，于17:22时消失。图1e 和图1f 是2014年7月10日SN 型海风锋的雷达回波和示意图，图中可知11时南支海风锋登陆，之后逐渐向北推进，12时北支海风锋登陆，之后逐渐向南推进，在13时左右南北两支海风锋的东侧合并成一条海风锋，同时还触发了对流，对流结束后，两支海风锋依然存在，并继续向西移动，直到17:22时在上海西部郊区消失。
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
图1 上海地区3类海风锋的雷达回波实况和示意图
（a ）（b ）S 型海风锋，（c ）（d ）N 型海风锋，（e ）（f ）SN 型海风锋
图3是2011-2014年夏季上海3类海风锋出现时背景风风向的分布特征。图3(a)是N 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知N 型海风锋出现时，背景风是东南风的比例为23.1%，背景风是南风的比例为30.8%，背景风是西南风的比例为27.0%，还有少部分的偏北风和偏西风，但总体上以偏南分量的风向为主。图3(b)是S 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知S 型海风锋出现时，背景风是东北风的比例为43.5%，背景风是偏西风的比例为17.4%，背景风是偏东风的比例为13.0%，总体上以东北风为主。图3(c)是SN 型海风锋出现时背景风风向的分布，由图可知SN 型海风锋出现时背景风是偏西风的比例为68.8%，背景风是西南风的比例为18.8%，还有少部分的东南风和偏南风，但总体上以偏西风为绝对多数。
(a) (b)
(c)
图3 2011-2014年夏季上海3类海风锋出现时背景风向的分布特征
(a) S 型海风锋 (b)N型海风锋 (c)SN型海风锋
图4是2011-2014年夏季上海3类海风锋、对流和海风锋触发对流的频数分布。近4年来N 型海风锋发生26次，S 型为23次，SN 型海风锋出现最少为16次，然而不同类型海风锋触发对流的概率不尽相同。N 型海风锋触发局地对流9次，触发率为34.6%；S 型海风锋触发局地对流3次，触发率仅为13.0%；16次SN 型海风锋触发局地对流6次，触发率为37.5%，是3类海风锋中最容易触发对流的类型。而且SN 型海风锋日发生的对流全部由SN 型海风锋触发，没有发生因切变线、静止锋触发或者由上海以外地区移入的对流过程。
5. 不同背景风下的海风锋触发局地对流的统计特征
表1是2011-2014年6-9月上海不同背景风下海风锋和局地对流发生频数。当背景风是东北风的情况下，只生成S 型海风锋，4年来共发生10次，其中2次触发了局地对流。当背景风是偏南风和西南风的情况下，主要生成N 型海风锋，4年来共计生成22次海风锋，其中有15次是N 型海风锋，触发局地对流14次，是8方位背景风向中最容易触发对流的两个风向。当背景风是偏西风的情况下，主要生成SN 型海风锋，4年来共生成18次海风锋，其中有11次是SN 型海风锋，触发局地对流5次。背景风是偏北风、偏东风、东南风和西北风时，生成海风锋的频数很少，触发的局地对流更少，其中背景风是东风和西北风的情况下，4年中均没有对流发生。
表1 2011-2014年6-9月上海不同背景风风向下海风锋和局地对流发生频数
背景风
风向
海风锋 N 型 S 型 SN 型 对流 海风锋触发对流 （触发对流频数/海
风锋频数） 北风
东北风
东风
东南风
南风
西南风
西风
西北风
合计 3 10 3 7 11 11 18 2 65 2 0 0 6 8 7 3 0 26 1 10 3 0 2 1 4 2 23 0 0 0 1 1 3 11 0 16 1 3 0 1 8 6 7 0 26 1 2 0 1 6 3 5 0 18 33.33% 20.00% 0 14.29% 54.5% 27.3% 27.8% 0 27.7% 触发率
6. 结论和讨论
基于2011-2014年夏季（6-9月）的多普勒雷达资料、常规天气图、卫星云图、加密自动气象站数据和11个基本气象站的地面气象观测数据A 文件，对上海地区的海陆风环流及其触发的局地对流的时空分布特征做了统计分析，主要结论如下：
（1）海风锋在多普勒雷达反射率因子产品上的特征为：低仰角的弱窄带回波，同时还需要满足回波两侧为风的辐合（存在海风与陆风的辐合）、平行于海
岸线和出现于晴空条件下的条件。在被认定为是海风锋的窄带回波上发展起来的积云状降水回波且位置少动，且加密雨量站中累积降水量>0.0mm的雨量站数量占全部雨量站数量≤30%的，被定义为由海风锋触发的局地对流。
（2）2011-2014年夏季（6-9月）上海共计发生海风锋登陆的天数为65天，统计了这65天的云量、云状、背景风速、日气压差和海陆温差发现：低云云量≤4层或者中高云云量≤8层、日气压变化≤4.9hPa 、10m 风速≤4m/s和陆地气温-海洋气温>0.7°C ，是海风锋登陆的条件阈值。
（3）近4年来上海共发生海陆风环流65次，其中发生了26次对流过程，有18次局地对流是由海风锋触发的。其中2013年是海风锋登陆最活跃的年份，也是海风锋触发局地对流最多的年份。7月和8月是海风锋登陆最多的月份，也是海风锋触发局地对流最多的月份，但是8月份由海风锋触发的局地对流的发生频率高于7月份，6月份和9月份局地对流发生的次数非常少。夏季海风锋登陆和对流开始时间有明显的日变化。9-12时是海风锋登陆高峰期，对流开始时刻在11-19时之间，其中13-15时是对流发生的高峰期。海风锋登陆以后可以维持2-9小时，其中持续时间在5-7小时的海风锋最多。对流持续时间都在5小时以下，绝大部分局地对流维持时间在2-4小时之间。
（4）2011-2014年上海由海风锋触发的局地对流在集中在市中心、北部郊区和东部沿海区域，远高于上海其它地区。
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