中卫市大风气候特征分析

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　　摘 要：利用中卫市沙坡头区、中宁、海原3个国家基本气象站1993—2017年25a的逐日风观测资料，采用统计分析方法对中卫地区大风天气的气候变化特征等进行了分析。研究发现， 1993—2017年中卫每年均有大风灾害天气出现，且自南向北逐渐增多;春季各地大风天气出现频次最高，其中4月最多;1993—2017年沙坡头区极大风速对应的主导风向是N，中宁县和海原县均为NW;从总的气候趋势看，中卫市大风日数呈减少趋势。
　　关键词：
　　大风;时空分布;主导风向
　　中图分类号：S161
　　文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315056
　　引言
　　中卫市地处宁夏回族自治区西南部，深入大陆内部，其上游为我国3大沙源區——蒙古国南部、内蒙古阿拉善地区和河西走廊西部，总体表现为典型的大陆性季风气候和沙漠气候的特点。大风，是中卫市主要的气象灾害之一，作为一种突发性的灾害，它往往很短时间就会对人类的生产、生活造成较大伤害，比如造成农作物倒伏受灾、房屋倒塌、输电线路破坏、威胁航道，甚至引发安全生产事故致人死亡。大风的发生常可加剧其他自然灾害的危害程度，其造成的间接危害也不容忽视。大风造成的间接危害有一定的季节性，在春季容易出现大风沙尘，甚至沙尘暴。在春、秋季经常发生寒潮大风等大风降温天气。在夏、秋季强对流天气情况下常有大风雷暴天气。目前，中卫市大风灾害等级分析、风险度评估、大风灾害风险区划及风灾评估等后续一系列研究开展尚为空白。另外，当前使用的气候资料为1981—2010年平均风速、极大风速、大风日数的月平均值及年平均值，仅提供了数据，没有形成分析说明。因此很有必要将最新完整的中卫市大风气候特点和统计特征作为基础研究，形成可直接使用的报告。
　　当前，大量专家学者针对大风的气候特征开展了广泛的研究，比如杨晓玲、张润琼、王江等[1-6]分别统计了各地多年大风资料，总结出了各地大风的空间分布和年代变化特征，李兰、孙霞等[7-8]分别对湖北省、河北省的大风灾害的发生风险进行了研究，并划分了风险度区划，张广平等[9]利用石嘴山多年大风资料，研究了该地区大风天气的气候变化特征，同时提出大风天气的变化对设施农业的影响，给出了预防措施和建议。因此，学习借鉴之前专家学者的研究思路方法，开展中卫市大风的气候特征研究是十分可行且有必要的。
　　1 数据说明
　　采用中卫市（沙坡头区、中宁、海原）国家基本气象站1993—2017年25a的逐日风观测资料，对中卫地区大风天气的气候变化特征等进行了分析。日界统一定为20∶00（北京时间，下同）。按照气候统计分四季的方法，春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为 9—11月，冬季为 12月至翌年2月。定义大风日： 中国《地面气象观测规范》中规定，瞬间风速达到或超过 17m/s（ 或目测估计风力达到或超过 8 级） 的风，记为大风; 若某日中有大风出现，一般称该日为大风日;一日中有多次大风记为一个大风日。风向采用八方位进行统计。
　　2 时空特征分析
　　2.1 空间分布特征
　　中卫市各地年大风日数差异不大。由表1可见，年大风日数最少的海原县年平均有10.5d，沙坡头区次之为12.5d，中宁县最多为15.4d。从年最多大风日数来看，海原县为19d，出现在1995年、1999年;沙坡头区为23d，出现在1993年;中宁县为40d，出现在1996年，即中宁县最多年份有1个多月的时间存在大风灾害天气。全市无全年未出现大风的年份。由此可见，中卫市每年均有大风灾害天气出现，且自南向北逐渐增多。
　　2.2 时间分布特征
　　2.2.1 季节分布特征
　　由表2可知，各地一年四季均有大风天气出现。春季出现频次最高，占到全年的1/2，夏季次之，海原县秋季最小，沙坡头区、中宁县秋季、冬季接近。各地大风日数季节变化差异较小。
　　从全市及各县区大风日数的季节分布图可以看出：
　　沙坡头区春季大风日数2008年之前上下波动较大，于2008年开始显著增加，并且在1993—2017年期间整体多于其他季节，最大出现在1995年，可达12d，最小出现在2010年，仅有3d;其次是夏季，最大出现在1993年，为13d，除此之外，夏季大风日数均小于等于7d;2003年之前秋季大风日数略高于冬季，2003年至今，冬季大风日数略高于秋季，但两者均在5d以内，大风出现次数相对较少。
　　中宁四季的大风日数在2013年以前均呈现减小的趋势，2013年之后略有增加。春季最大值出现在1996年，为18d，最小为2d;夏季最大值在1997年和2001年出现2个峰值，分别为12d和11d;秋、冬季均小于7d，变幅不大。
　　2003年前，海原春季大风日数在3～12d之间摆动，幅度较大，之后14a期间，大风日数最大不超过8d。其中，2003—2013年整体呈现减小趋势，2013年之后，大风日数急剧增加;2005年前冬季和夏季的大风日数相差不大，均在5d内，秋季最小，2005—2013年，这3个季节的大风日数较为接近，在0～2d之间，2014年之后3者均有所增加，春季呈现持续增长态势，秋季和冬季增加之后再次减小。
　　1993—2017年25a中，除了在2014年春季，全市平均大风日数少于夏季，其他时段，全市平均大风日数春季为最多。
　　2.2.2 月际分布特征
　　全市各地大风天气主要出现在每年的3—5月，其中4月最多，5月次之，9月最少。4月大风日数占全年大风日数的21.5%。虽各站表现为一致的春季大风日数最多，但从月际变化来看，仍存在明显差异。沙坡头区和海原的峰值出现在春季 4、5月，而中宁的峰值在4月。沙坡头区、海原站均以初秋9月大风日最少，该月的年平均大风日数均不到 1.1d，中宁1月份大风日数最少，为1.4d，次之也为9月，为1.5d。加上此时段气温适宜，所以说中卫市秋季为一年中最舒适的季节。另沙坡头区月最多大风日数达8d，出现在1993年8月，次之为7d，出现在2003年4月;中宁县月最多大风日数达9d，为1996年4月;海原县月最多大风日数达6d，为1996年4月。 　　从表3中卫市沙坡头区、中宁县、海原县各月极大风速极值分布来看，沙坡头区极大风速极值出现在1993年5月5日，为北风37.9m/s;中宁县极大风速极值出现在1992年4月6日，为西北风27.3m/s，其中1992年5月2—3日、1993年3月12—13日出现连续2d的大风天气过程;海原县极大风速极值出现在1994年6月25日，为西北风33.3m/s。
　　2.2.3 年代际分布特征
　　在分析大风的年际变化特征采用了线性倾向估计法。公式如下：
　　a= X-bT
　　回归系数b的符号表示气候变量x的趋势倾向，称为倾向值，b>0，表明随时间t的增加x呈上升趋势，反之b<0则表示下降趋势，b值的大小反映了上升或下降的速率，即上升或下降的倾向程度。
　　图3给出了中卫市1993—2017年年大风日数及大风日数距平的逐年变化曲线，分析该变化得出：
　　大风日数在20世纪90年代至21世纪初持续偏多，在2005年附近急剧减少，2015年后，又开始增加;
　　大风日数的年际间振动幅度较大，以1996年的24.6d为历史最多年份，2014年的4.7d为历史最少年份，最多年比最少年多19.9d;
　　从总的气候趋势看，中卫市大风日数呈减少。
　　由表4可知，中卫市大风天气均为20世纪90年代发生最为频繁，进入21世纪以后逐渐减少。
　　3 大风主导风向分析
　　从表5、图4中可看出，1993—2017年沙坡头区极大风速对应的主导风向是N，中宁县和海原县均为NW。这主要是由于中卫市大风天气多由冷空气入侵引起的。
　　其中沙坡头区大风风向均为N，出现了314d。
　　中宁县出现频率由多到少的风向分别是 NW、SE、S、W、N，各占46.2%，20.8%，13.6%，8.7%、5.0%;NE、SW分别为13d、9d，占全部的 2.2%～3.2%，而E仅有1d，占全部的0.2%。中宁县最多的大风是偏北大风，其次是偏南大风，少偏东大风。
　　海原县出现频率由多到少的风向分别是 NW、SW、SE、S，各占71.9%，11.3%，6.3%，5.4%;而N、W、NE、E大风日数少于5d，占全部的0.7%～1.6%。可见海原县最多的大风是西北大风，其次是偏南大风，少偏东大风。
　　4 小结
　　1993—2017年中卫市每年均有大风灾害天气出现，且自南向北逐渐增多;
　　各地一年四季均有大风天气出现。春季各地出现大风天气频次最高，占到全年的1/2，夏季次之，海原县秋季最小，沙坡头区、中宁县秋季、冬季接近;
　　全市各地大风天气主要出现在每年的3—5月，其中4月最多，5月次之，9月最少;
　　中卫市大风日数在20世纪90年代至21世纪初持续偏多，在2005年附近急剧减少，2015年后，又开始增加。从总的气候趋势看，中卫市大风日数呈减少趋势;
　　1993—2017年沙坡头区极大风速对应的主导风向是N，中宁县和海原县均为NW。
　　参考文献
　　[1]
　　杨晓玲，丁文魁，袁金梅，等.河西走廊东部大风气候特征及预报[J].大气科学学报，2012，35（1）：121-127.
　　[2]张润琼，陈世平，刘莉娟，等.近45a六盘水大风天气气候特征分析[J].中国沙漠，2009，29（4）：773-776.
　　[3]王江.近55年新疆乌鲁木齐大风的气候变化特征[J].科技传播，2011，54（21）：40，57.
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　　[5]王其英，康暑雨，王珏.开封市近41年大风天气气候特征分析[J].河南科学，2012， 30（11）：1631-1633.
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　　[7]李兰，周月华，陈波.湖北省大风灾害及其风险度[J].气象科技，2009，37（2）：205-208.
　　[8]孙霞，陈小雷，俞海洋，等.河北省大风灾害及其危险性区划分析[J].中国农学通报，2016，32（1）：183-187.
　　[9]张广平，周翠芳，伍一萍.石嘴山市大风日数的气候特征及对设施农业的影响[J].农技服务，2009， 26（10）：122-123.
　　（责任编辑 常阳阳）
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