寧夏春季沙塵暴時(shí)空分布規(guī)律研究

沙金燕

(寧夏回族自治區(qū)固原市回民中學(xué)，寧夏固原 756000)

?

寧夏春季沙塵暴時(shí)空分布規(guī)律研究

沙金燕

(寧夏回族自治區(qū)固原市回民中學(xué)，寧夏固原 756000)

根據(jù)寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的數(shù)據(jù)及常規(guī)的氣象資料，運(yùn)用量化分析、Lepage突變檢驗(yàn)等方法，較系統(tǒng)地分析了該區(qū)沙塵天氣時(shí)空分布規(guī)律及災(zāi)害區(qū)劃分。結(jié)果表明，近51來寧夏沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)具有明顯的季節(jié)變化特征，春季沙塵暴天氣發(fā)生的最多，秋季最少，4月是高峰月份。寧夏春季和全年沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)在1960～2010年總體均呈下降趨勢(shì)，有明顯的年際、年代際變化特征，1984年之前是多發(fā)期，1984年之后處于少發(fā)期，而20世紀(jì)90年代后期沙塵暴天氣呈現(xiàn)出較弱的上升趨勢(shì)；寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的區(qū)域性特點(diǎn)比較明顯，南北差異較大，即寧夏中北部的鹽池、同心一帶發(fā)生機(jī)率較大，是全區(qū)沙塵暴發(fā)生最頻繁的地區(qū)，而賀蘭山地區(qū)、固原及六盤山的南部山區(qū)沙塵暴天氣發(fā)生的機(jī)率相對(duì)較小，可知沙塵暴造成的災(zāi)害分布有明顯的區(qū)域性差異，可將其劃分為4個(gè)災(zāi)害區(qū)。

寧夏；沙塵暴；時(shí)空分布；災(zāi)害區(qū)；劃分

21世紀(jì)以來，沙塵暴災(zāi)害的次數(shù)增多、強(qiáng)度增大、影響范圍擴(kuò)大，造成的損失也越來越大。沙塵暴一般出現(xiàn)在雨季來臨之前，呈現(xiàn)出發(fā)生時(shí)間早、頻率高、強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)、季節(jié)性強(qiáng)、影響范圍廣的特點(diǎn)[1]。沙塵暴是我國(guó)北方地區(qū)頻繁發(fā)生危害極大的災(zāi)害性天氣，它給人們的生產(chǎn)及生活帶來了巨大的威脅，嚴(yán)重影響著通訊和供電，更造成房屋倒塌、人員傷亡、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、交通中斷、飛機(jī)停飛等。

通過多年大量的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)分析及其有關(guān)部門的深入調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)寧夏中部和北部、內(nèi)蒙古中部和西部、河西走廊北部等地區(qū)是我國(guó)最主要的沙源地，也是受其影響最嚴(yán)重的地區(qū)。而沙塵暴的擴(kuò)散區(qū)是我國(guó)華北北部的北京、天津、河北北部、山西、內(nèi)蒙古中東部等地。了解沙塵暴天氣的過程并做好預(yù)報(bào)是一個(gè)重大的科學(xué)問顆，沙塵暴的深入研究至關(guān)重要。筆者以寧夏春季沙塵暴為例，采用量化分析、Lepage突變檢驗(yàn)等方法，對(duì)近51年寧夏春季沙塵暴時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 資料與方法

以寧夏為例，采用不同方位、不同地形地貌條件下的具有代表性的22個(gè)氣象站，如惠農(nóng)、賀蘭、銀川、鹽池、同心等站點(diǎn)(圖1)，收集和統(tǒng)計(jì)1960～2010年沙塵暴發(fā)生次數(shù)的資料，采用量化分析、Lepage突變檢驗(yàn)等方法，主要從全區(qū)整體角度，研究寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的時(shí)間和空間分布規(guī)律。根據(jù)裘國(guó)慶等[2]的研究成果，將沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)的空間分布劃分標(biāo)準(zhǔn)定為：d40≥20為強(qiáng)發(fā)區(qū)、9≤d40﹤20為多發(fā)區(qū)、5≤d40﹤9為易發(fā)區(qū)、1≤d40≤5為一般影響區(qū)、d40<1為少發(fā)區(qū)。

2 寧夏地區(qū)沙塵暴發(fā)生次數(shù)的時(shí)間及空間分布規(guī)律

2.1 沙塵暴發(fā)生次數(shù)的時(shí)間分布規(guī)律

2.1.1 沙塵暴的季節(jié)變化。寧夏一年四季均會(huì)出現(xiàn)沙塵暴，在此將寧夏全區(qū)22個(gè)代表性站點(diǎn)的沙塵暴發(fā)生次數(shù)進(jìn)行求和，作為一個(gè)整體來研究它的季節(jié)變化規(guī)律。由圖2可知，寧夏全年的沙塵暴天氣是春季的4月最多，秋季的9和10月最少，其中4月是沙塵暴發(fā)生的高峰月，平均為31次，之后逐月減少，9和10月達(dá)最低，分別為0.9和1次，從11月開始又逐月增加，直到次年4月。1960～2010年寧夏全區(qū)沙塵暴天氣春季發(fā)生次數(shù)最多，占總發(fā)生次數(shù)的58%，冬季次之，占總發(fā)生次數(shù)的26%，夏季較少，占總發(fā)生次數(shù)的13%，而秋季是最少的。由此可見寧夏全年的沙塵暴天氣多發(fā)生在春季，冬季次之，而沙塵暴天氣發(fā)生機(jī)率最少的季節(jié)是秋季[3]。寧夏沙塵暴之所以春季比較多，是因?yàn)?和3月份來自新西伯利亞的冷空氣勢(shì)力很強(qiáng)，而河西走廊的東部(寧夏西北部)處在較強(qiáng)的西北冷空氣中，再加上春季氣候干燥，風(fēng)力變大，土壤沙化嚴(yán)重、地表植被覆蓋率又低，這種形勢(shì)越明顯4月份的沙塵暴次數(shù)就越多，冷鋒過境更易引起沙塵天氣的發(fā)生，就導(dǎo)致4月份寧夏出現(xiàn)沙塵暴的次數(shù)就越多。

2.1.2 春季沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化規(guī)律及其突變檢驗(yàn)。對(duì)寧夏22個(gè)站點(diǎn)1960～2010年期間的沙塵暴發(fā)生次數(shù)進(jìn)行求和，來分析春季和全年沙塵暴發(fā)生次數(shù)的歷史演變規(guī)律。從圖3可以看出，1960～2010年寧夏沙塵暴發(fā)生的次數(shù)在全年和春季總體均呈下降趨勢(shì)，全年和春季沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化也非常一致[4]。1984～1985年沙塵暴發(fā)生的次數(shù)在春季和全年發(fā)生的突變均比較明顯，在1984年之前的多數(shù)年份大于1985年以后的沙塵暴發(fā)生次數(shù)，而1985年以后的沙塵暴發(fā)生次數(shù)均遠(yuǎn)小于平均值，5年滑動(dòng)平均曲線更清楚明了地表現(xiàn)出全年和春季的這種年際變化特征。

為了更好地體現(xiàn)和比較檢驗(yàn)突變的存在，將數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，更能準(zhǔn)確地分析寧夏春季和全年沙塵暴發(fā)生次數(shù)的變化規(guī)律。由春季沙塵暴發(fā)生次數(shù)的Lepage統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)(圖4)可知，Lepage統(tǒng)計(jì)量在1977年發(fā)生明顯的突減，并有一峰值；在1984年也發(fā)生明顯的突減，有一峰值，且其值大于置信水平。因此，沙塵暴具有明顯的階段性特征。

由圖5可知，春季和全年在20世紀(jì)60、70年代沙塵暴天氣發(fā)生的次數(shù)處于多發(fā)階段，此階段內(nèi)沙塵暴天氣的變化波動(dòng)比較大；60、70年代沙塵暴的發(fā)生次數(shù)遠(yuǎn)高于80、90年代，在80年代初發(fā)生了一次較大的突增，之后沙塵暴天氣的發(fā)生在波動(dòng)中逐漸減少，特別是1984年以后，沙塵暴天氣的發(fā)生均低于平均值，且維持在較低的水平上，年際波動(dòng)不大。總體來看，80年代中期以前是沙塵暴天氣的高發(fā)期，80年代中期是沙塵暴天氣的突變時(shí)期，其后沙塵暴天氣發(fā)生的次數(shù)明顯減少。另外，1987年以后年代變化比較平穩(wěn)，有弱的負(fù)趨勢(shì)，所以沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際負(fù)趨勢(shì)不明顯，且也沒有突變發(fā)生。但90年代后期沙塵暴天氣發(fā)生呈現(xiàn)出較弱的上升趨勢(shì)。

綜上所述，近51年來寧夏春季和全年沙塵暴發(fā)生次數(shù)的共同特點(diǎn)均是在波動(dòng)變化，有增有減，但總體均呈下降趨勢(shì)，這一結(jié)論與牛生杰等[5]研究的結(jié)論相吻合；在1984年寧夏春季和全年沙塵暴天氣發(fā)生的次數(shù)均發(fā)生了明顯的突變，1984年以前是沙塵暴的多發(fā)期，1984年之后處于少發(fā)期，但90年代后期沙塵暴天氣有較弱的上升趨勢(shì)；從寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的年際變化(圖3a)可知，沙塵暴天氣發(fā)生的階段性特征非常明顯。因此，寧夏春季沙塵暴的變化有明顯的年際變化規(guī)律。

2.2 春季沙塵暴發(fā)生次數(shù)的空間分布規(guī)律及其災(zāi)害區(qū)劃分2.2.1

空間分布規(guī)律。寧夏位于中緯度的干旱、半干旱地區(qū)，其西部和北部分別受巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠及毛烏素沙地的包圍，因此寧夏沙塵暴分布范圍廣、影響面積大，占全區(qū)總土地面積的65%。由于其特殊的地理位置及地形地貌的差異，使沙塵暴天氣在全區(qū)不同站點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)及空間分布特征各異。將寧夏22個(gè)站點(diǎn)的春季和全年沙塵暴發(fā)生次數(shù)分別進(jìn)行51年的平均，從圖6可以看出，寧夏中部和東部因?yàn)槭腔哪蜕衬畢^(qū)，所以沙塵暴天氣發(fā)生的次數(shù)較高，而鹽池地區(qū)是高頻率發(fā)生區(qū)，因此鹽池地區(qū)屬于多發(fā)區(qū)；寧夏中西部、北部及南部相對(duì)較少，石嘴山、靈武、中衛(wèi)地區(qū)屬于易發(fā)區(qū)；銀川、青銅峽、吳忠及固原南部的所有地區(qū)屬于一般影響區(qū)。

由相關(guān)分析可知，沙塵暴天氣的多發(fā)區(qū)主要有2個(gè)，即位于寧夏中部的海原、同心、鹽池一帶及寧夏平原北部的引黃灌區(qū)。中部鹽池和同心年均分別為18.8和11.8次；其中位于干旱半干旱荒漠化地帶的鹽池地區(qū)，其地表沙源豐富、風(fēng)力大、植被覆蓋率低，是沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)最頻繁的地區(qū)，其次是處于沙漠化狹管內(nèi)的同心地區(qū)；寧夏平原北部的石嘴山、陶樂一帶沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)的頻率也比較高，而陶樂站年均發(fā)生的次數(shù)最多、風(fēng)力也非常強(qiáng)勁。固原南部山區(qū)沙塵暴出現(xiàn)次數(shù)較少，而南部的徑源、隆德沙塵暴發(fā)生次數(shù)是最少的。此外，銀川也相對(duì)較少，年平均為4.7次。這種空間分布特征與寧夏西部、北部、東部均受沙漠包圍的地理位置密切相關(guān)，也與該地區(qū)人類活動(dòng)對(duì)大自然植被的破壞息息相關(guān)。由此看出，寧夏沙塵暴天氣的發(fā)生區(qū)域性特征很明顯，即中北部地區(qū)發(fā)生的機(jī)率較大，南部六盤山地區(qū)及賀蘭山地區(qū)發(fā)生的機(jī)率相對(duì)較小。因此沙塵暴造成的災(zāi)害程度分布也有明顯的區(qū)域性差異。

2.2.2 災(zāi)害區(qū)劃分。根據(jù)寧夏全區(qū)沙塵暴天氣發(fā)生的空間分布特征及其發(fā)生次數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合沙塵暴成災(zāi)的不同程度對(duì)其進(jìn)行區(qū)劃[6]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖7)，共劃分為4個(gè)災(zāi)害區(qū)：①Ⅰ區(qū)是銀川平原以北的引黃灌區(qū)，為嚴(yán)重風(fēng)災(zāi)區(qū)，該區(qū)雖然沙塵暴天氣發(fā)生的頻率不是最高，但因風(fēng)力較大，而該區(qū)又是寧夏主要的工業(yè)區(qū)，因此沙塵暴天氣伴隨的強(qiáng)風(fēng)對(duì)下風(fēng)向的地區(qū)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；②Ⅱ區(qū)是寧夏中部的鹽池、同心、海原地區(qū)，該區(qū)主要以農(nóng)牧業(yè)為主，氣候非常干燥，地表植被覆蓋率低，土壤沙化又很嚴(yán)重，是沙塵暴災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率最高的地區(qū)，對(duì)工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，給人們的生活帶來了極大的威脅；③Ⅲ區(qū)是寧夏平原以南至中寧以北的地區(qū)，該區(qū)是寧夏主要的果樹及經(jīng)濟(jì)林種植區(qū)，而伴隨強(qiáng)風(fēng)和降溫的災(zāi)害性沙塵暴天氣對(duì)果樹經(jīng)濟(jì)林區(qū)及農(nóng)作物帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。④Ⅳ區(qū)是固原南部山區(qū)，為沙塵暴輕災(zāi)區(qū)，該區(qū)是寧夏最濕潤(rùn)的地區(qū)，風(fēng)沙天氣少，地表植被覆蓋率較高，因此沙塵暴發(fā)生次數(shù)少，造成的危害也小。

3 總結(jié)

根據(jù)寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的數(shù)據(jù)及常規(guī)的氣象資料，較系統(tǒng)地分析了該區(qū)沙塵天氣時(shí)空分布規(guī)律及災(zāi)害區(qū)劃分，得出了以下結(jié)論：

(1)近51來寧夏沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)具有明顯的季節(jié)變化特征，春季沙塵暴天氣發(fā)生的最多，秋季最少，4月是高峰月份。1960～2010年寧夏春季和全年沙塵暴天氣發(fā)生次數(shù)總體均呈下降趨勢(shì)，有明顯的年際、年代際變化。

(2)寧夏沙塵暴天氣的年際變化階段性特征非常明顯，1984年之前是多發(fā)期，1984年之后處于少發(fā)期，而20世紀(jì)90年代后期沙塵暴天氣呈現(xiàn)出較弱的上升趨勢(shì)。

(3)寧夏沙塵暴發(fā)生次數(shù)的區(qū)域性特點(diǎn)比較明顯，南北差異較大，即寧夏中北部的鹽池、同心一帶發(fā)生機(jī)率較大，是全區(qū)沙塵暴發(fā)生最頻繁的地區(qū)，而賀蘭山地區(qū)、固原及六盤山的南部山區(qū)沙塵暴天氣發(fā)生的機(jī)率相對(duì)較小。由此得知沙塵暴造成的災(zāi)害分布有明顯的區(qū)域性差異，可將其劃分為4個(gè)災(zāi)害區(qū)。

[1] 王存忠，牛生杰，王蘭寧.50年來中國(guó)沙塵暴的多時(shí)間尺度變化特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32(4)：507-512.

[2] 裘國(guó)慶，周自江.近45年中國(guó)沙塵天氣的變化趨勢(shì)[R].國(guó)家氣象中心，2000.

[3] 陳曉光，趙光平，鄭廣芬，等.寧夏春季典型沙塵暴年環(huán)流特征量分析[J].中國(guó)沙漠，2004(5)：24.

[4] 萬明波.“0504”沙塵暴個(gè)例診斷分析研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2007.

[5] 牛生杰，孫繼明，桑建人.賀蘭山地區(qū)沙塵暴發(fā)生次數(shù)的變化趨勢(shì)[J].中國(guó)沙漠，2000(1)：56-59.

[6] 趙光平，鄭廣芬，王衛(wèi)東.寧夏特強(qiáng)沙塵暴氣候背景及其成災(zāi)規(guī)律研究[J].中國(guó)沙漠，2003(4)：86-93.

沙金燕(1984-)，女，寧夏固原人，中教二級(jí)，碩士，從事自然地理研究。

2015-11-06

S 16

A

0517-6611(2015)35-287-03