吐魯番市視程障礙類天氣現(xiàn)象分布特征及判別條件

鐘海英

摘 要：對(duì)吐魯番市五個(gè)國家級(jí)地面氣象觀測(cè)站歷史氣象資料進(jìn)行分析，找出吐魯番視程障礙天氣現(xiàn)象時(shí)空分布特征，以及出現(xiàn)視程障礙天氣現(xiàn)象時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度、濕度、風(fēng)等要素變化特征，找出適合本地主要視程障礙現(xiàn)象的判別條件，為進(jìn)一步完善視程障礙現(xiàn)象自動(dòng)觀測(cè)提供參考依據(jù)，從而為做好預(yù)報(bào)服務(wù)和防災(zāi)減災(zāi)工作提供第一手準(zhǔn)確的觀測(cè)資料打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：吐魯番市；視程障礙現(xiàn)象；特征；判別條件

《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中將視程障礙天氣現(xiàn)象分為霧、輕霧、浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴、霾六種影響能見度的天氣現(xiàn)象。 新疆自2014年1月1日地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)調(diào)整工作，對(duì)于實(shí)現(xiàn)能見度自動(dòng)觀測(cè)的臺(tái)站，視程障礙天氣現(xiàn)象均由地面測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件自動(dòng)判別，取消該類天氣現(xiàn)象人工觀測(cè)，為地面觀測(cè)業(yè)務(wù)天氣現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)邁出了第一步。

本文通過對(duì)吐魯番市五個(gè)國家級(jí)自動(dòng)氣象站視程障礙現(xiàn)象30年標(biāo)準(zhǔn)氣候平均值分析此類現(xiàn)象的時(shí)空分布特征，并對(duì)2008—2015年出現(xiàn)視程障礙現(xiàn)象溫度、濕度、風(fēng)等相關(guān)要素的統(tǒng)計(jì)分析，找出適合本地主要視程障礙現(xiàn)象的判別條件，為進(jìn)一步完善視程障礙現(xiàn)象自動(dòng)觀測(cè)提供參考依據(jù)，從而為做好預(yù)報(bào)服務(wù)和防災(zāi)減災(zāi)工作提供第一手準(zhǔn)確的觀測(cè)資料打好基礎(chǔ)。

一、資料來源和處理方法

本文選取吐魯番市5個(gè)國家級(jí)地面氣象觀測(cè)站1981-2010年30年逐月視程障礙現(xiàn)象資料和2008—2015年逐分鐘氣象資料，吐魯番火焰山以南的站有吐魯番、托克遜、東坎，統(tǒng)稱為山南，火焰山以北的站有鄯善一個(gè)站，統(tǒng)稱為山北，而庫米什處于吐魯番盆地南面海拔較高的邊緣。

處理方法：1、統(tǒng)計(jì)五個(gè)站視程障礙現(xiàn)象歷年（1959-2015年）出現(xiàn)日數(shù)，計(jì)算出30年標(biāo)準(zhǔn)氣候平均值作為分析時(shí)空分布的基礎(chǔ)；2、計(jì)算各站近30年視程障礙現(xiàn)象出現(xiàn)日數(shù)四季標(biāo)準(zhǔn)氣候平均值（春季3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12-2月），分析季節(jié)變化；3、對(duì)2008-2015年出現(xiàn)視程障礙現(xiàn)象時(shí)溫度、濕度、風(fēng)等要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》規(guī)定，氣象日界為20時(shí)，在統(tǒng)計(jì)視程障礙現(xiàn)象時(shí)，為保證天氣現(xiàn)象的完整性，如果某次現(xiàn)象沒有間斷時(shí)，無論持續(xù)幾天，均按一次過程處理統(tǒng)計(jì)其對(duì)應(yīng)的氣象要素，當(dāng)某次天氣現(xiàn)象在一天反復(fù)出現(xiàn)幾次時(shí)，也按一次過程對(duì)待，對(duì)于一般站和2012年4月以后的國家基本站夜間不守班時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象，如果只出現(xiàn)在夜間，則不統(tǒng)計(jì)天氣現(xiàn)象和相關(guān)數(shù)據(jù)，如果現(xiàn)象從夜間持續(xù)到白天或從白天持續(xù)至夜間，均只統(tǒng)計(jì)白天08—20時(shí)之間的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中和視程障礙現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的氣象要素中，24小時(shí)變溫取視程障礙現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的第一分鐘的變溫。

二、吐魯番市視程障礙天氣現(xiàn)象的時(shí)空分布特征

1.吐魯番市各站視程障礙天氣現(xiàn)象累年分布

分析吐魯番市各站視程障礙天氣現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，霾在各站的歷史記錄中幾乎沒有出現(xiàn)；霧和輕霧各站時(shí)間分布上沒有太大的變化，空間分布較為相同，出現(xiàn)霧、輕霧日數(shù)多時(shí)，各站均多，出現(xiàn)霧、輕霧日數(shù)少時(shí)，各站均少；浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴在時(shí)間分布上均存在逐年遞減趨勢(shì)，其中浮塵遞減最大，尤其是托克遜站遞減率達(dá)到20.348日/10年，揚(yáng)沙遞減率最大的也是托克遜，為4.618日/10年，而沙塵暴遞減率最大的是處于吐魯番盆地最低點(diǎn)的東坎站，為6.583日/10年，浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴空間分布十分一致，即從地勢(shì)較高的山北鄯善向地勢(shì)相對(duì)較低的山南（東坎、托克遜和吐魯番）依次增多，庫米什站則處于山南和山北之間。

2.視程障礙天氣現(xiàn)象的年平均分布

分析吐魯番市各站視程障礙天氣現(xiàn)象，吐魯番市浮塵年平均日數(shù)變化范圍在2-103日，其中山南的三個(gè)站出現(xiàn)浮塵日數(shù)占全吐魯番市的85%，吐魯番站（浮塵日數(shù)最多）年浮塵日數(shù)是庫米什（浮塵日數(shù)最少）6倍多；揚(yáng)沙年平均日數(shù)變化范圍為5-44日；沙塵暴年平均日數(shù)變化范圍為2-16日，其中位于盆地最低點(diǎn)的東坎站沙塵暴年平均日數(shù)占全吐魯番的59%；霧和輕霧年平均日數(shù)變化范圍為0.2-1.4日，全市各站霧和輕霧的時(shí)空分布較為一致。

3.視程障礙天氣現(xiàn)象的季節(jié)變化

記錄數(shù)據(jù)資料顯示，各站浮塵天氣存在很強(qiáng)的季節(jié)性，除托克遜站以外，各站春季浮塵日數(shù)均占全年平均的50%，春秋兩季浮塵日數(shù)占全年平均的70%以上，托克遜站冬季和春季浮塵出現(xiàn)較多，占全年平均的77%；揚(yáng)沙和沙塵暴主要出現(xiàn)在春、夏兩季，夏季主要占全年的近50%，春夏兩季占全年80%-90%，且地域性較強(qiáng)，主要出現(xiàn)在山南站，占全市年平均日數(shù)的80%-86%；輕霧和霧集中在冬季，占全年的94%，且各站時(shí)間分布較為一致。

三、吐魯番市視程障礙現(xiàn)象所對(duì)應(yīng)的氣象要素變化特征

根據(jù)視程障礙天氣現(xiàn)象的定義，出現(xiàn)視程障礙天氣現(xiàn)象最主要的變化要素是能見度，同時(shí)，10分鐘平均風(fēng)速、相對(duì)濕度和24小時(shí)變溫的變化與視程障礙類天氣現(xiàn)象密切相關(guān)，故在這里主要分析它們之間的變化關(guān)系。

1.出現(xiàn)浮塵時(shí)各氣象要素的變化

依據(jù)記錄數(shù)據(jù)資料可知，出現(xiàn)浮塵時(shí)10分鐘平均風(fēng)速均小于5m/s，風(fēng)速主要集中于1—3m/s之間；10分鐘最大風(fēng)速普遍小于6m/s，主要集中在2—5m/s之間；相對(duì)濕度普遍在40%以下（個(gè)別>40%的為當(dāng)時(shí)有降水出現(xiàn)），主要集中在10—30%之間；24小時(shí)變溫普遍小于5℃，主要集中在3℃左右。

2.出現(xiàn)揚(yáng)沙時(shí)各氣象要素的變化

根據(jù)記錄數(shù)據(jù)資料顯示，發(fā)生揚(yáng)沙時(shí)10分鐘平均風(fēng)速普遍大于6m/s，除托克遜以外，風(fēng)速普遍主要集中于5—10m/s之間；相對(duì)濕度普遍在30%以下（個(gè)別>40%的為當(dāng)時(shí)有降水出現(xiàn)），主要集中在10—25%之間；除托克遜外，24小時(shí)變溫普遍小于5℃，主要集中在4℃左右。

3.出現(xiàn)沙塵暴時(shí)各氣象要素的變化

從表2可看出，出現(xiàn)沙塵暴時(shí)各站相對(duì)濕度均很小，平均在22%；24小時(shí)變溫較為劇烈，最大變溫可達(dá)24.9℃；風(fēng)速較大是出現(xiàn)沙塵暴的典型特征，10分鐘平均風(fēng)速普遍在10m/s，最大可達(dá)30m/s以上。

4.出現(xiàn)霧和輕霧時(shí)各氣象要素的變化

從表1可見，出現(xiàn)霧和輕霧的氣象條件與定義非常符合，風(fēng)速普遍為微風(fēng)，處于2m/s以下；相對(duì)濕度較大，普遍大于80%；山北站鄯善和山區(qū)站庫米什24小時(shí)變溫較大，而山南三個(gè)站點(diǎn)變溫較為平緩。

四、吐魯番市視程障礙判別條件

通過對(duì)吐魯番市五個(gè)站視程障礙類天氣現(xiàn)象的特征分析和與之對(duì)應(yīng)的氣象要素的相關(guān)性分析，得出了吐魯番市視程障礙類天氣現(xiàn)象的判別條件，并將判定條件在一個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了為期兩個(gè)月的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用2008-2015年的三個(gè)相關(guān)要素所對(duì)應(yīng)的變化值作為判定條件有一定的局限性，于是，又延長(zhǎng)了歷史資料不斷調(diào)整完善，最終得出浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴，霧、輕霧和霾的判定條件（見表2和表3）分別在五個(gè)國家級(jí)站點(diǎn)正式應(yīng)用，提高了地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別視程障礙類天氣現(xiàn)象的準(zhǔn)確率。

五、結(jié)語

1.吐魯番市主要的視程障礙現(xiàn)象為浮塵和揚(yáng)沙、沙塵暴，近30年在逐年減少；冬季偶爾出現(xiàn)霧和輕霧；開始使用能見度傳感器以前沒有記錄過霾天氣現(xiàn)象。

2.吐魯番市的浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴空間分布十分一致，都表現(xiàn)為從地勢(shì)較高的山北鄯善向地勢(shì)相對(duì)較低的山南（東坎、托克遜和吐魯番）依次增多，庫米什站則處于山南和山北之間。

3.吐魯番市視程障礙現(xiàn)象發(fā)生的季節(jié)性較強(qiáng)，浮塵主要發(fā)生在春、秋季，而揚(yáng)沙主要發(fā)生在春、夏兩季，霧霾主要出現(xiàn)在冬季。

4.自動(dòng)判別視程障礙現(xiàn)象的要素最主要的是能見度，其次是風(fēng)速、24小時(shí)變溫和相對(duì)濕度，并附加季節(jié)性變化。

5.對(duì)霾的判別單純采用氣象條件還不夠完善，尚需要引入環(huán)保數(shù)據(jù)PM10和PM2.5的值作為判別條件進(jìn)行綜合判別霾。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鄭樂娟、張志軍等，《吐魯番盆地近30年沙塵聽愛情分布特征》，新疆氣象，2013年第2期.endprint