老哈河下游地區(qū)起沙風(fēng)特征

楊林　韓廣　李廣　朱婷　譚慧婷　譚陳恬

摘 要 應(yīng)用中國(guó)科學(xué)院奈曼沙漠化研究站2006～2013年的氣象資料，統(tǒng)計(jì)分析了老哈河下游地區(qū)近8年來(lái)的起沙風(fēng)特征.結(jié)果表明：（1）起沙風(fēng)的月平均風(fēng)速為5.81～6.75 m·s-1，最大風(fēng)速變化范圍為17.40～25.60 m·s-1.春季（3～5月）是老哈河下游地區(qū)的主要風(fēng)沙活動(dòng)期.（2）起沙風(fēng)風(fēng)向以WNW和NW及W為主，分別占年起沙風(fēng)頻率的16.02%，12.66%和11.18%.不同月份、季節(jié)起沙風(fēng)向變化及各方向所占頻率也有較大差異.在風(fēng)沙活動(dòng)期內(nèi)，起沙風(fēng)風(fēng)向以WNW和NW為主，分別占該時(shí)段起沙風(fēng)頻率的14.35%和13.44%；其次為SW和SSE及W風(fēng)向，分別占該時(shí)段起沙風(fēng)頻率的8.51%、8.35%和8.11%；起沙風(fēng)風(fēng)向變化頻繁，但西北風(fēng)占主導(dǎo)地位，西南風(fēng)次之.

關(guān)鍵詞 起沙風(fēng)；風(fēng)沙活動(dòng)期 ；老哈河

中圖分類(lèi)號(hào) P931 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1000-2537（2015）03-0001-05

風(fēng)是塑造地貌形態(tài)的基本營(yíng)力之一[1]，而一定強(qiáng)度的起沙風(fēng)是引起土壤風(fēng)蝕和沙塵天氣最主要和最直接的動(dòng)力因素[2].區(qū)域大氣環(huán)流的整體形勢(shì)控制著區(qū)域內(nèi)各種風(fēng)沙地貌形成發(fā)育的整體格局[3].因此系統(tǒng)研究一個(gè)地區(qū)的起沙風(fēng)特征，不僅有助于了解研究區(qū)的風(fēng)沙活動(dòng)規(guī)律，解釋沙塵天氣頻繁發(fā)生的原因[4]，也能夠更準(zhǔn)確掌握風(fēng)沙地貌形成的動(dòng)力因素，為研究區(qū)科學(xué)防沙治沙提供理論依據(jù)[5-6].

老哈河下游河岸沙丘是中國(guó)季風(fēng)和非季風(fēng)交錯(cuò)區(qū)的典型河岸沙丘帶[7]（圖1）.近年來(lái)該地區(qū)是科爾沁沙地風(fēng)蝕強(qiáng)烈和沙塵危害程度最嚴(yán)重的區(qū)域之一.本文利用中國(guó)科學(xué)院奈曼沙漠化研究站自動(dòng)氣象站2006—2013年的風(fēng)速、風(fēng)向原始數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了老哈河下游地區(qū)8年來(lái)的起沙風(fēng)分布特征，對(duì)該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及風(fēng)沙危害的防治都具有重要的理論與實(shí)際意義.

1 研究區(qū)概況

老哈河下游位于科爾沁沙地的腹地.該地區(qū)氣候?qū)贉貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，年均氣溫6.5 ℃，極端最高溫39 ℃，極端最低溫-29.3 ℃，年平均降水量352 mm，且分布不均，年均降水量的70%～80%主要集中在7～9 月，年蒸發(fā)量為1 500～2 500 mm[8]；地貌類(lèi)型以流動(dòng)沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和面積不等的平緩沙地及低洼地交錯(cuò)分布為特征；土壤類(lèi)型主要為地帶性的栗鈣土和非地帶性的沙土、草甸土、鹽堿土[6].該地區(qū)屬于典型的農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū)，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，易退化或發(fā)生嚴(yán)重沙漠化[9] （圖1）.

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2006～2013年的風(fēng)速、風(fēng)向原始數(shù)據(jù)，均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院奈曼沙漠化研究站自動(dòng)氣象站（42°56′ N， 120°42′ E，海撥358 m）.數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)段為1 h，風(fēng)速、風(fēng)向的觀測(cè)高度為10 m，風(fēng)向數(shù)據(jù)用0°～360°方位角表示.

2.2 統(tǒng)計(jì)方法

根據(jù)相關(guān)研究[10-11]和野外實(shí)地觀測(cè)，老哈河下游地區(qū)臨界起沙風(fēng)速為5 m·s-1（10 m高處）.將逐年的原始風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)以1 h為統(tǒng)計(jì)單位，統(tǒng)計(jì)計(jì)算每月大于5 m·s-1起沙風(fēng)沙速的平均風(fēng)速、最大風(fēng)速及出現(xiàn)頻率（因系統(tǒng)故障原因，導(dǎo)致一些月份數(shù)據(jù)不完整，起沙風(fēng)出現(xiàn)頻率用起沙風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)數(shù)與總統(tǒng)計(jì)時(shí)數(shù)的百分比表示）.

為了突出起沙風(fēng)的分布特征，選擇原始數(shù)據(jù)中大于5 m·s-1 風(fēng)速數(shù)據(jù)，按羅盤(pán)N，NNE，NE，ENE，E，ESE，SE，SSE，S，SSW，SW，WSW，W，WNW，NW和NNW共16個(gè)方位逐月統(tǒng)計(jì)各方位的起沙風(fēng)，并計(jì)算不同方位起沙風(fēng)的出現(xiàn)頻率.

3 結(jié)果分析

3.1 起沙風(fēng)風(fēng)速

對(duì)2006～2013年風(fēng)速記錄數(shù)據(jù)分析可知，老哈河下游地區(qū)8年年平均風(fēng)速為2.19 m·s-1，記錄的最大風(fēng)速為25.6 m·s-1，發(fā)生在2013年8月25日.2006～2013年起沙風(fēng)速（≥5 m·s-1）出現(xiàn)的總頻率為1128%.春季平均風(fēng)速為2.7 m·s-1，大于起沙風(fēng)速的頻率為21.44%；夏季平均風(fēng)速1.8 m·s-1，大于起沙風(fēng)速的頻率為4.05%；秋季平均風(fēng)速1.98 m·s-1，大于起沙風(fēng)速的頻率為8.38%；冬季平均風(fēng)速2.3 m·s-1，大于起沙風(fēng)速的頻率為11.22%.起沙風(fēng)出現(xiàn)的頻率年際之間存在一定差異，2006～2013年各起沙風(fēng)頻率分別為13.90%，11.15%，11.93%，11.60%，11.87%，9.06%，10.14%和10.61%.

圖2 起沙風(fēng)風(fēng)速及其頻率月變化 （2006～2013年）

Fig.2 Change of monthly sand-driving wind speed and their frequency （2006～2013）

圖2為老哈河下游地區(qū)起沙風(fēng)風(fēng)速及頻率月變化圖.一年之內(nèi)，起沙風(fēng)風(fēng)速的月平均風(fēng)速為5.81～6.75 m·s-1.其中，從1月的6.12 m·s-1開(kāi)始逐漸增加，至 3月月平均起沙風(fēng)速達(dá)到最大值6.75 m·s-1，然后緩慢減少，至7月月平均起沙風(fēng)速達(dá)降至最小值581 m·s-1，之后波動(dòng)式變化.從季節(jié)上來(lái)看，春季的平均起沙風(fēng)速最大，為655 m·s-1；而夏季的平均起沙風(fēng)速最小，為5.94 m·s-1 ；秋、冬兩季的平均起沙風(fēng)速分別為6.16 m·s-1和625 m·s-1.即平均起沙風(fēng)速的季節(jié)變化呈現(xiàn)夏季→秋季→冬季→翌年春季逐漸增加趨勢(shì).

月最大風(fēng)速變化范圍為17.40～25.60 m·s-1.最大值為25.60 m·s-1，出現(xiàn)在夏季的8月份；最小值為17.40 m·s-1，出現(xiàn)在冬季的1月份.除8和9月份外，其他月份的起沙風(fēng)最大風(fēng)速與月平均風(fēng)速的變化趨勢(shì)基本一致.

平均風(fēng)速和最大風(fēng)速是風(fēng)速特征的基本描述，起沙風(fēng)的頻率越大，對(duì)沙丘的形成與演化起作用越強(qiáng)[12].由圖2還可知，老哈河下游地區(qū)2006～2013年不同月份間起沙風(fēng)占全年起沙風(fēng)的頻率相差較大，變化范圍為1.86%～17.76%.起沙風(fēng)在3月發(fā)生頻率最大，占全年起沙風(fēng)頻率的17.76%，4月次之，為1683%，再次為5月，頻率為13.33%.起沙風(fēng)發(fā)生頻率最少月份為8月，為1.86%，其次為7月和9月份，分別為210%和2.71%.從季節(jié)上來(lái)看，春季起沙風(fēng)發(fā)生頻率最高，占全年起沙風(fēng)頻率的47.92%，夏季最低，為901%，秋、冬兩季頻率分別為18.51% 和 24.55%.起沙風(fēng)速的月際頻率變化特征與平均風(fēng)速的變化趨勢(shì)基本相似.