南疆西部西北大风气候特征及发生的机制研究分析

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南疆西部西北大风气候特征及发生的机制研究分析

摘要：根据南疆西部17个国家气象观测站1961-2016年55a大风逐日观测资料，利用线性趋势分析、回归分析等方法对南疆西部的大风天气特征进行统计分析。再选取1980—2016年出现大风的天气过程，利用NCEP/NCAR逐日四次再分析资料（分辨率1°×1°），对南疆西部产生大风的天气形势、环流特征、物理量场进行归纳总结。结果表明，南疆西部大风日数整体上呈减少趋势，并通过0.05显著性检验，按年代际变化来看，80年代以后平原及山区大风日数明显减少，按季节变化来看，春夏季为大风高发期，按月际变化来看，5月、6月大风出现概率最大。根据影响系统的不同将500hPa环流分为西伯利亚低槽类、巴湖低（涡）槽和中亚低（涡）槽类三种形势。

关键词：南疆西部；西北大风；环流分型

引言

新疆是中国盛行大风的地区之一，大风日数多，风力强，持续时间长，对工农业、交通运输和人民生活造成极大危害，成为新疆主要灾害性天气之一。南疆西部三面环山，北有西天山，南有昆仑山， 西有帕米尔高原，海拔均在 3 km 以上，东部则为塔克拉玛干沙漠。喇叭口的特殊地形， 狭管效应明显， 造就了多大风的气候特点。翻山大风是一种较强的常伴有沙尘暴和寒潮的灾害性天气过程。近年来，南疆经济发展迅速，特别是喀什作为南疆重镇，在加快经济特区发展的背景下，春播春耕时节大风的频繁出现对农业、交通、城市设施和人民群众生产生活构成了严重威胁，造成了不可挽回的经济损失。

本文选取1961-2016年南疆西部17个国家气象观测站55a大风观测资料，利用线性趋势分析、回归分析等方法对南疆西部的沙尘特征进行统计分析，并做t检验。

另外选取1980—2016年3个观测站以上出现大风的天气过程，NCEP/NCAR逐日四次再分析资料（分辨率1°×1°），整理其环流形势，归类分析大风出现物理机制，并找出预报指标，来提高对西北大风天气规律的认识，提高预警监测能力，减少大风对社会、经济、生产带来的危害。 1资料和方法

本文选取1961-2016年南疆西部17个国家气象观测站55a大风逐日观测资料，利用线性趋势分析方法对南疆西部的大风天气特征进行统计分析。另外选取1980—2016年出现大风的天气过程，NCEP/NCAR逐日四次再分析资料（分辨率1°×1°），整理其环流形势，归类分析大风出现物理机制，并找出预报指标。依据《地面气象观测规范》将一日中瞬时风速≥17.0 m/s 或目测估计风力≥8 级定义为一个大风日，在统计大风日数时，以 20:00 为日界，当某次大风过程跨越 20:00，按两个大风日数统计，根据一天内出现三个站以上的大风作为一次大风过程。季节划分以 3～5 月为春季，6～8 月为夏季，9～11 月为秋季，12 月～次年 2 月为冬季。

2大风气候特征分析 2.1 大风日数空间变化

南疆西部17个国家气象观测站 1961～2016年大风日数空间分布总体表现为：山区及浅山大风日数明显多于平原，北部多于南部，自西北向东南方向递减，其


中两个大风高频中心出现在吐尔尕特和塔什库尔干年均大风日数＞35d，而平原巴楚和皮山为大风低频区，年均大风日数为2d，其次为东南的莎车、泽普、叶城和麦盖提，年均大风日数＜6d，北部的喀什、伽师、岳普湖、阿图什相对其他平原略多8～12d。

2.2 大风日数时间变化 2.2.1 大风日数年际变化

根据南疆西部特殊地形，平原及山区分别选择喀什、莎车、巴楚及托云站为代表站做大风日数距平曲线（图略）），可以看出大风日数年际振荡趋势基本一致，只是振幅有所差异。近55a南疆西部大风日数变化主要分为两个阶段，以 1980 年代中期为界，之前大风日数以正距平为主，之后以负距平为主。北部山区托云和浅山区喀什站振荡幅度较明显，喀什站1984年以后为负距平，但是2014年以来大风日数明显上升为正距平。托云1980年以前基本上正距平，1981年至2005年为负距平，2006年至2014为正距平，2015年以来又是负距平。大风日数最高值出现在1970年托云站为135d。喀什站大风日数最高值出现在2014年为46d。

大风日数整体上均呈减少趋势，倾向率北部最大，其次是南部，东部变化趋势不大，其中岳普湖线性倾向率最大4.408 d/10a，其次是喀什3.297d/10a、英吉沙3.129 d/10a、托云3.006 d/10a、南部莎车2.304 d/10a、东部巴楚0.094 d/10a。对曲率做t检验，除了巴楚没通过显著性检验外，其余站均通过0.05显著性检验，说明大风日数减少趋势较明显。

从季节分布来看，南疆西部春、夏季为大风高发期。春夏季大风日数占总大风日数的41%～52%，而冬季大风日数平原为0～5%，冬季莎车、叶城、皮山站未出现过大风，秋季大风日数平原为5～11%。图1分别取喀什地区偏北（喀什）、偏南（莎车）、偏东（巴楚）及山区（托云）四个代表站分析大风季节特征，可以看出偏北喀什、山区托云和偏南莎车夏季大风日数最多，分别为45%、36%、50%，而偏东巴楚春季大风日数最多，占总大风日数的49%。





图2 近55年喀什地区大风日数月际概率分布

从月际变化来看，5月、6月出现大风概率最大，其次是7月、4月。同样取喀什地区偏北（喀什）、偏南（莎车）、偏东（巴楚）及山区（托云）四个代表站分析大风月际变化特征，可以看出偏北喀什5月出现大风概率最大22%，其次是6月20%；偏南莎车6月出现大风概率最大30%，其次是5月28%；偏东巴楚5月出现大风概率最大25%，其次是4月19%；山区托云为6月、7月14%，其次是5月13%。从历史统计资料来看，喀什1月未出现过大风；莎车1月、2月、11月、12月均未出现过大风；巴楚1月、12月未出现过大风。 3大风天气环流形势及各项指标 3.1 大风天气环流形势

选取1981年—2016年以来南疆西部出现的大风天气过程NCEP/NCAR逐日四次再分析资料（分辨率1°×1°），三个国家气象观测站以上出现大风为一次过程，共有73场大风天气过程。通过分析NCEP/NCAR逐日四次再分析资料，根据影响系统的不同，将这73场大风天气环流形势分型，得出500hPa环流分为西西伯利亚低槽类（a）、巴湖低（涡）槽（b）、中亚低（涡）槽（c）等三种环流形势，其中西西伯利亚低槽类占55%、巴湖低（涡）槽类占23%、中亚低（涡）槽类占22%。

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