巴楚縣1961—2010年沙塵天氣的變化趨勢分析

阿布都克日木·阿巴司，努爾帕提曼·買買提熱依木，努爾比亞·吐尼牙孜，祖拜旦·依馬木

（1.喀什地區(qū)氣象局，新疆喀什 844000；2.塔什庫爾干縣氣象局，新疆塔什庫爾干 845250；3.巴楚縣氣象局，新疆巴楚 843800）

巴楚縣1961—2010年沙塵天氣的變化趨勢分析

阿布都克日木·阿巴司1，努爾帕提曼·買買提熱依木2，努爾比亞·吐尼牙孜1，祖拜旦·依馬木3

（1.喀什地區(qū)氣象局，新疆喀什 844000；2.塔什庫爾干縣氣象局，新疆塔什庫爾干 845250；3.巴楚縣氣象局，新疆巴楚 843800）

利用巴楚國家基本氣象站1961—2010年的大風(fēng)及沙塵天氣日數(shù)資料，采用線性變化趨勢方法，分析巴楚縣大風(fēng)、沙塵天氣的時空分布特征，沙塵天氣的變化特點及趨勢，并初步探討沙塵天氣日數(shù)變化的氣候原因。分析結(jié)果表明,該地區(qū)出現(xiàn)的沙塵天氣主要以浮塵為主，揚沙次之，大風(fēng)和沙塵暴最少。沙塵的出現(xiàn)時間具有明顯的季節(jié)性和年際變化，每年的3—10月是沙塵天氣的多發(fā)時段；近50a來大風(fēng)和沙塵天氣日數(shù)明顯減少。沙塵天氣與當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)有密切關(guān)系，偏西北大風(fēng)能引起沙塵天氣發(fā)生的概率最大。

巴楚縣；大風(fēng)日數(shù)；沙塵日數(shù)；變化趨勢

風(fēng)沙危害一直是我國十分關(guān)注的環(huán)境問題之一，由于其發(fā)生頻率高、影響范圍廣，對經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、大氣環(huán)境以及人民健康帶來不利影響[1]。大風(fēng)是造成風(fēng)沙危害與形成沙塵暴的動力條件[2-4]，而沙塵暴是干旱、半干旱地區(qū)常出現(xiàn)的一種在特定的地理環(huán)境和環(huán)流背景以及天氣系統(tǒng)下誘發(fā)的環(huán)境災(zāi)害性天氣[5-7]。因沙塵暴天氣導(dǎo)致荒漠化的加劇，已成為全球面臨的最大環(huán)境危機之一，因而受到社會各界的廣泛關(guān)注[8-9]。國內(nèi)學(xué)者對我國沙塵暴及沙塵天氣過程進行了大量的研究，普遍認為我國沙塵暴總體減少，但是部分地區(qū)有增加的趨勢[10-14]。李耀輝等[15]發(fā)現(xiàn)，最近50a西北地區(qū)大風(fēng)與沙塵暴發(fā)生次數(shù)基本呈線性減少特征，在下墊面狀況不變或變化不大的情況下，可能主要是由于大風(fēng)天氣（沙塵暴驅(qū)動因子）減少而造成的。新疆是我國盛行大風(fēng)的地區(qū)之一，大風(fēng)日數(shù)多、風(fēng)力強、持續(xù)時間長，為沙塵暴和揚沙的發(fā)生提供有利條件，這種災(zāi)害性天氣對該區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和人民生活造成極大危害[16]。王旭等[17]研究發(fā)現(xiàn)，新疆沙塵暴的高發(fā)年代在20世紀(jì)60年代和70年代，90年代沙塵暴的出現(xiàn)日數(shù)明顯減少。何清等[18]研究發(fā)現(xiàn)，南疆與北疆各類沙塵天氣年際變化趨勢基本相似，80年代以來呈減少趨勢。大風(fēng)的時間變化可以決定沙塵暴隨時間的變化。沙塵暴過境時地面風(fēng)急劇增強，但風(fēng)向較為穩(wěn)定[19]。雖然南疆在西北地區(qū)乃至我國都屬于大風(fēng)的較少區(qū)，卻是沙塵暴最頻發(fā)區(qū)域，年大風(fēng)日數(shù)遠遠少于沙塵暴日數(shù)[20]。近年來喀什地區(qū)11個縣（市）不同程度地遭受大風(fēng)、沙塵暴等災(zāi)害，造成直接經(jīng)濟損失非常嚴重，如：1994年4月29日至5月2日，喀什地區(qū)的英吉沙、疏勒、巴楚3縣遭受40多小時的8～9級大風(fēng)，致使2.62×104hm2棉花受災(zāi)，其中絕收面積2.8×103hm2；受災(zāi)小麥2.63×103hm2；果木被毀2.8×103hm2，造成直接經(jīng)濟損失3 256萬元；2006年，喀什地區(qū)疏附、英吉沙、莎車、麥蓋提、葉城、巴楚縣遭受大風(fēng)、沙塵暴等災(zāi)害，造成1.11×104hm2杏園花蕾被大風(fēng)吹落，14 190株果樹被刮斷，11 213棵樹木被吹毀，29 500kg糧食被吹毀，6.76×103hm2小麥、棉花、蔬菜受損，1.24×103hm2棉田地膜被揭，大風(fēng)造成火災(zāi)一起，1人被燒傷，直接經(jīng)濟損失達10 150萬元。由此可知，風(fēng)沙影響環(huán)境的空間范圍不斷擴大,風(fēng)沙危害問題日益嚴峻。本文通過對巴楚縣50a的大風(fēng)、沙塵天氣資料進行統(tǒng)計，分析了喀什市1961—2010年大風(fēng)與沙塵天氣日數(shù)的變化趨勢，了解大風(fēng)與沙塵天氣的規(guī)律。對盡快改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和人們的生產(chǎn)生活條件、加快巴楚的防沙治沙步伐，有著重要的理論和實際意義。

1 資料及分析方法

1.1 資料

選用巴楚國家基本氣象站（78°34′E，39°48′N，海拔高度1 116.5m）1961—2010年40a的大風(fēng)、沙塵暴、揚沙、浮塵日數(shù)等地面觀測資料，并選用喀什地區(qū)民政局自然災(zāi)害災(zāi)情統(tǒng)計資料，形成1—12月、春季、夏季、秋季、冬季、全年等氣候序列（季節(jié)劃分：冬季12—2月、春季3—5月、夏季6—8月、秋季9—11月），分析了巴楚縣大風(fēng)與沙塵天氣年代際變化、年際變化、季節(jié)變化。

1.2 研究區(qū)概況

巴楚縣位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，地處天山南麓、塔里木盆地西北緣，位于77°22′30″～79°56′15″E，38°47′30″～40°17′30″N，海拔2000～2 500m，境域東與阿瓦提縣、墨玉縣相望，南與麥蓋提縣、莎車縣、皮山縣為鄰，西與伽師縣、岳普湖縣毗連，北依柯坪山和喀拉塔格山為界與柯坪縣、阿合奇縣、阿圖什市接壤?？h境東西最長218km，南北最寬134km，總面積21 741.3km2。全縣綠洲集中在葉爾羌河和喀什噶爾河沿岸的沖積扇平原上，自西南到東北呈狹長地形。屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候。

1.3 方法

數(shù)據(jù)處理及分析在Excel 2007等軟件的支持下進行。

1.3.1 氣候傾向率

氣象要素的趨勢變化通過氣候傾向率來表述，即設(shè)某一氣象要素的時間序列為x1，x2，…，xn，它總可以用一個多項式來表示：

一般來講，氣象要素的氣候趨勢用一元線性回歸方程表示，即

1.3.2 氣候趨勢系數(shù)

為研究氣象要素在氣候變化中升降的定量程度，并可對其進行統(tǒng)計檢驗，計算氣候趨勢系數(shù)rxt。它定義為n個時刻（年）的要素與自然序列1，2，3，……，n的相關(guān)系數(shù)。

其中n為年份序列號，xi是i年要素值，x為要素平均值，t=（n+1）/2。當(dāng)rxt為正（負）時，表示該要素在計算的年內(nèi)有線性增加（減少）趨勢，rxt符合自由度為n-2的t分布，從而可以檢查氣候變化趨勢是否有意義，還是一種隨機振動。氣候趨勢系數(shù)實際上也就是常說的相關(guān)系數(shù)，用通常的相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計檢驗方法，檢驗氣候趨勢rxt是否顯著。由于rxt無量綱，故其大小可比較不同氣象要素的長期變化趨勢大小，特別是適合于對大范圍的氣象要素場長期趨勢的空間分布特征進行研究。

2 大風(fēng)與沙塵天氣變化

2.1 大風(fēng)與沙塵天氣年際變化

從巴楚大風(fēng)與沙塵天氣年際變化（圖1、圖2）中可以看出，近50a來巴楚大風(fēng)與沙塵天氣日數(shù)有明顯的減少趨勢，其大風(fēng)、沙塵暴、揚沙、浮塵日數(shù)減少幅度分別為-0.03d/10a、-3.9d/10a、-4.6d/10a、-9.0d/10a，其中浮塵日數(shù)的減少趨勢非常明顯、減少幅度很大；沙塵暴日數(shù)與時間之間的相關(guān)系數(shù)通過了信度0.001的顯著性檢驗，達到極顯著相關(guān)水平；揚沙、浮塵日數(shù)與時間之間的相關(guān)系數(shù)通過了信度0.01的顯著性檢驗。50a中大風(fēng)最多日數(shù)為1990年，為17d，最少日數(shù)為1969、1996、2000、2007年，為0d，50a平均日數(shù)為4d；沙塵暴最多日數(shù)為1977年，26d，最少日數(shù)為2005年，0d，50a平均日數(shù)為11d；揚沙最多日數(shù)為1979年，88d，最少日數(shù)為1998年，19d，最多日數(shù)與最少日數(shù)差為69d，50a平均日數(shù)為51d；浮塵最多日數(shù)為1970年，168d，最少日數(shù)為2000年，35d，最多日數(shù)與最少日數(shù)差為133d，50a平均日數(shù)為102d。由此可知，巴楚大風(fēng)與沙塵天氣年際變化很大。

圖1 巴楚1961—2010年大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)年際變化

圖2 巴楚1961—2010年揚沙、浮塵日數(shù)年際變化

2.2 大風(fēng)與沙塵天氣年代際變化

由表1知，大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)年代際變化呈階梯狀逐漸減少。20世紀(jì)70年代沙塵暴、浮塵天氣日數(shù)最多，到80年代，沙塵天氣日數(shù)逐漸減少，進入21世紀(jì)以后，沙塵暴日數(shù)比70年代減少150d；20世紀(jì)80年代大風(fēng)、揚沙天氣日數(shù)最多，到90年代，大風(fēng)日數(shù)逐漸減少，進入21世紀(jì)以后，大風(fēng)日數(shù)比80年代減少39d；20世紀(jì)90年代大風(fēng)、浮塵天氣日數(shù)最少，21世紀(jì)初10a代沙塵暴、揚沙天氣日數(shù)最少；總之，大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)呈減少趨勢，差別在于各年代變化的幅度略有不同。

2.3 各季大風(fēng)與沙塵天氣日數(shù)變化趨勢

巴楚近50a（1961—2010年）冬、春、夏、秋季大風(fēng)日數(shù)的氣候傾向率分別為：-0.03d/10a、-0.07d/ 10a、-0.18d/10a、0.05d/10a，可以看出，冬、春、夏季的大風(fēng)日數(shù)均呈減少的趨勢，尤其是夏季減少最快，秋季大風(fēng)日數(shù)略有增加；沙塵暴日數(shù)的氣候傾向率分別為：-0.2d/10a、-1.6d/10a、-1.9d/10a、-0.08d/10a，可以看出，各季的沙塵暴日數(shù)均呈減少的趨勢，尤其是春、夏季減少最快，冬、秋季變化次之；春、夏季沙塵暴日數(shù)與時間的相關(guān)系數(shù)通過了信度0.001的顯著性檢驗，達到極顯著相關(guān)水平，冬季沙塵暴日數(shù)與時間的相關(guān)系數(shù)通過了顯著水平為0.05的顯著性檢驗；揚沙日數(shù)的氣候傾向率分別為-0.4d/10a、-1.3d/10a、-1.8d/10a、-1.1d/10a，可以看出，各季的揚沙日數(shù)均呈減少的趨勢，尤其是夏季減少最快，春、秋季次之，冬季變化最??；秋季揚沙日數(shù)與時間的相關(guān)系數(shù)通過了信度0.05的顯著性檢驗，冬、春、夏季揚沙日數(shù)與時間之間的相關(guān)系數(shù)通過了顯著水平為0.10的顯著性檢驗；浮塵日數(shù)的氣候傾向率分別為-1.7d/10a、-3.0d/10a、-2.4d/10a、-2.0d/10a，可以看出，各季的浮塵日數(shù)均呈減少的趨勢，尤其是春季減少最快，夏、秋季次之，冬季變化最小，冬、春、秋季浮塵日數(shù)與時間之間的相關(guān)系數(shù)通過了信度0.10的顯著性檢驗；總之，大風(fēng)與沙塵天氣季節(jié)變化中，夏季的減少趨勢非常明顯、減少幅度很大。

表1 巴楚縣各年代大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)/d

2.4 大風(fēng)與沙塵天氣年變化

從圖3可見：1961—2010年的50a期間巴楚縣12月、1月大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)最少，從2月開始逐漸增多，大風(fēng)日數(shù)5月達到最高值,即50a期間5月總大風(fēng)日數(shù)為52d，6月次之，5—6月大風(fēng)日數(shù)約占全年大風(fēng)總?cè)諗?shù)的41.4%；大風(fēng)日數(shù)除了8—11月增多趨勢以外，其它各月均呈減少的趨勢，尤其是6月減少最快；沙塵暴日數(shù)4月達到最高值,即50a期間4月總沙塵暴日數(shù)為127d，5月次之，4—5月沙塵暴日數(shù)約占全年沙塵暴總?cè)諗?shù)的44.7%；揚沙日數(shù)6月達到最高值,即50a期間6月總揚沙日數(shù)為440d（平均揚沙日數(shù)為8.8d/a），5月次之，5—6月?lián)P沙日數(shù)約占全年揚沙總?cè)諗?shù)的34.1%；浮塵日數(shù)4月達到最高值,即50a期間4月總浮塵日數(shù)為878d（平均浮塵日數(shù)為17.6d/a），5月次之，4—5月浮塵日數(shù)約占全年浮塵總?cè)諗?shù)的33.4%；浮塵日數(shù)除了1月增多趨勢以外，其它各月均呈減少的趨勢，尤其是5月減少最快（減少幅度為-0.12d/ 10a）；

圖3 巴楚各月大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)（1961—2010年）

3 沙塵暴日數(shù)與大風(fēng)的關(guān)系

從圖1可以看出，近50a來巴楚大風(fēng)日數(shù)呈明顯的減少趨勢（減少幅度為-0.2d/10a），沙塵天氣日數(shù)相應(yīng)減少得更快（減少幅度為-2.9d/10a）。大風(fēng)日數(shù)和沙塵暴日數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.166 6，未通過顯著性檢驗。沙塵暴日數(shù)20世紀(jì)70年代最多，大風(fēng)日數(shù)20世紀(jì)80年代最多，沙塵暴日數(shù)80年代開始，大風(fēng)日數(shù)90年代開始減少，特別是進入21世紀(jì)以后，沙塵暴日數(shù)減少更為顯著。大風(fēng)日數(shù)和沙塵暴日數(shù)呈明顯的正相關(guān)，說明當(dāng)大風(fēng)日數(shù)增多時，沙塵暴發(fā)生日數(shù)呈現(xiàn)出增加趨勢；當(dāng)大風(fēng)日數(shù)減少，沙塵暴發(fā)生日數(shù)呈現(xiàn)出減少趨勢。通過對1961—2010年50a的相關(guān)資料的統(tǒng)計分析表明：由于強冷空氣入侵而形成的西北（NW）大風(fēng)，占巴楚縣大風(fēng)總次數(shù)的36.0%，東北（NE）大風(fēng)占巴楚縣大風(fēng)總次數(shù)的22.0%，西西北（WNW）大風(fēng)占巴楚縣大風(fēng)總次數(shù)的18.0%，北西北（NNW）大風(fēng)占巴楚縣大風(fēng)總次數(shù)的10.0%，西北大風(fēng)引起的沙塵天氣占西北大風(fēng)總次數(shù)的48.2%，這說明巴楚縣沙塵天氣受西北方向大風(fēng)的影響明顯。

由于南疆盆地特殊的地理環(huán)境，多數(shù)大風(fēng)是由強冷空氣翻越天山造成的[21]。影響巴楚縣造成大風(fēng)的地面冷空氣有4條路徑。西南路徑：地面冷高壓從40°N緯線以南逼近南疆西部，對應(yīng)巴楚縣的偏西大風(fēng)。西北路徑：地面冷高壓從中亞偏北逼近盆地，對應(yīng)巴楚縣的西北大風(fēng)。東北路徑：地面冷高壓由東北方向西退南壓翻越西天山，造成巴楚縣東北大風(fēng)。東方路徑：地面冷高壓中心在北疆或蒙古，強冷空氣沿著塔里木盆地東側(cè)山勢較低的“大缺口”灌入南疆盆地，造成巴楚縣偏東大風(fēng)。

當(dāng)干冷空氣侵入新疆時，由于天山山脈阻擋，冷空氣不能直接侵入南疆盆地，當(dāng)?shù)孛胬涓邏喊l(fā)展較強，南北疆氣壓梯度較明顯時，有部分干冷空氣翻越天山進入南疆盆地，造成巴楚縣沙塵天氣。由于此冷空氣勢力較弱，且近低層往往是西北或偏西大風(fēng)，有利于沙塵擴散，沙塵天氣持續(xù)時間短暫。而當(dāng)干冷空氣由盆地東部吹向南疆西部時，沿途經(jīng)過塔里木沙漠，一路卷起的沙塵一直向西抵達南疆西部，由于地形阻擋無處擴散，聚集在南疆西部地區(qū)，造成巴楚縣沙塵天氣。

但是，無論是來自哪條路徑的冷空氣，只要它是足夠潮濕的，或盆地原為暖濕空氣所盤踞，則冷空氣與盆地暖氣團造成降水天氣。降水有利于懸浮在空中的沙粒沉降，可使巴楚縣浮塵天數(shù)相應(yīng)減小。

4 結(jié)論

從年際或年代際的變化趨勢來看，近50a來，巴楚縣大風(fēng)和沙塵天氣的總體上呈減少的趨勢。大風(fēng)、沙塵暴、揚沙以及浮塵天氣均受到季節(jié)的影響，只是夏季的出現(xiàn)日數(shù)減少更為明顯。

沙塵天氣與當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)有密切的關(guān)系。大風(fēng)日數(shù)和沙塵暴日數(shù)呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)大風(fēng)日數(shù)增多時，沙塵暴發(fā)生日數(shù)也呈增加的趨勢；相反，當(dāng)大風(fēng)日數(shù)減少，沙塵暴天氣的發(fā)生日數(shù)也隨著減少。大風(fēng)中偏西北風(fēng)能引起沙塵天氣發(fā)生的概率最大。

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Analysis on Changing Trend of dust Weather in Bachu during 1961-2010

Abudoukerimu Abasi1，Naerpatiman MaiMaitireyimu2，Naerbiya Tuniyazi1，Zubaidan Yimamu3
（1.Kashi Meteorological Bureau，Kashi 844000，China；2.Tashikuergan Meteorological Bureau，Tashikuregan 845250，China；3.Bachu Meteorological Bureau，Bachu 843800，China）

In this paper,the space-time distribution of gale and sand-dust weather,the changing characteristics and trends of sand-dust weather in Bachu were analyzed using linear trend method based on the data of gale and sand-dust weather days from Bachu weather station from 1961 to 2010,and the climatic reasons of daily variation of sand-dust weather were preliminarily studied.main results are as follows.The sand-dust weather in this region mainly was float-dust,followed by raising sand andgale,and sand-dust storm was at least.The sand-dust weather in Bachu had the significant seasonal and annual changes.they appeared mostly from March to October,but in recent 50 years the days of gale and sand-dust reduced significantly.The sand-dust weather was closely related to the local gale and precipitation.There was the largest probability that when the northwest wind appeared there must be the sand-dust.The relationship between the sandstorm days and precipitation was also negative related and the sand-dust weather was less than normal when the year with more precipitation.

Bachu county；gale days；sand-dust days；changing trend

P425.5+5

B

1002-0799（2015）05-0036-05

阿布都克日木·阿巴司，努爾帕提曼·買買提熱依木，努爾比亞·吐尼牙孜，等.巴楚縣1961—2010年沙塵天氣的變化趨勢分析[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（5）：36-40.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.05.006

2014-01-29；

2014-03-22

阿布都克日木·阿巴司（1977-），男（維吾爾族），高級工程師，從事農(nóng)業(yè)氣象觀測、服務(wù)和研究工作。E-mail：abudoukerimu@163.com