石河子121團(tuán)多年大風(fēng)特征分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000) 蒲云錦

大風(fēng)造成的災(zāi)害主要是由風(fēng)的壓力引起，有時大風(fēng)常常伴隨冰雹、暴雨災(zāi)害，加劇了對農(nóng)作物的危害。我國氣象臺以平均風(fēng)力達(dá)到8級或其以上作為發(fā)布大風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)，新疆氣象臺以兩分鐘平均風(fēng)速10.8m/s或瞬時風(fēng)速≥17m/s，相當(dāng)于6級以上作為發(fā)布大風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。某一日中有大風(fēng)出現(xiàn)，稱為大風(fēng)日。大風(fēng)除了在地表裸露的沙塵源地及其附近形成沙塵暴災(zāi)害以外，還能使土壤風(fēng)蝕、沙化，對作物和樹木產(chǎn)生機(jī)械性損害，破壞生態(tài)環(huán)境，危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1-10]。在農(nóng)作物的旺盛生長時期，4～5級的風(fēng)就能給農(nóng)作物帶來危害，6級以上大風(fēng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、塑料大棚、高層建筑施工、交通、通信等有一定影響，特別是8 級以上大風(fēng)，將對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財產(chǎn)造成較大危害。因此，深入研究地處沙漠邊緣、環(huán)境相對惡劣的石河子121團(tuán)的大風(fēng)，揭示其區(qū)域分布特點、變化規(guī)律、形成機(jī)理，對于防災(zāi)減災(zāi)，合理利用氣候資源，改善石河子121 團(tuán)地區(qū)生態(tài)環(huán)境是很有價值的。

資料選取石河子121 團(tuán)氣象站1961～2018年的大風(fēng)觀測資料，該站為國家一般氣候站，三次觀測，夜間不守班。

1 大風(fēng)的變化特征

1.1 大風(fēng)的年變化

石河子121 團(tuán)的大風(fēng)日數(shù)之多寡，與當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌貏?、植被、下墊面性質(zhì)等關(guān)系密切。風(fēng)是由于空氣受熱或受冷引起的從一個地方向另一地方產(chǎn)生移動的結(jié)果。下墊面性質(zhì)不同，對風(fēng)的作用也不同，如城市、森林、冰雪覆蓋的地方由于其熱力與動力特征不同對風(fēng)的作用也不同，光滑地面或摩擦力小的地面使風(fēng)速增大，粗糙的地面使風(fēng)速減小。城市化的發(fā)展一方面改變了下墊面的熱力學(xué)性質(zhì)，另一方面城市密集高大的建筑物和附近的高山都是氣流通行的障礙物，使大風(fēng)受阻導(dǎo)致風(fēng)速減小。

圖1 石河子121團(tuán)1961～2018年大風(fēng)發(fā)生次數(shù)的年變化

圖1 給出石河子121 團(tuán)站從1961 年起至2018年的歷年大風(fēng)發(fā)生次數(shù)，由圖1可知，該站自有大風(fēng)記錄以來，大風(fēng)發(fā)生頻數(shù)總體呈逐年下降趨勢，下降系數(shù)為0.0 183 次/年。58 年來，石河子121 團(tuán)大

風(fēng)日數(shù)多集中在70和80年代。58年中出現(xiàn)大風(fēng)日數(shù)是199d，年平均大風(fēng)日數(shù)為4.0d，最多年出現(xiàn)在1961年，為15d。1966年、1969年、1991年、1994年、1999 年和2000 年，石河子121 團(tuán)沒有出現(xiàn)大風(fēng)天氣。

1.2 大風(fēng)的月變化

圖2 石河子121團(tuán)大風(fēng)累計各月出現(xiàn)次數(shù)

石河子121 團(tuán)的大風(fēng)主要出現(xiàn)在夏季各月，其次是春季，秋季較少，冬季沒有出現(xiàn)過大風(fēng)。由圖2可知，4～7月石河子121團(tuán)大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)較多，尤其是5 月、6 月的大風(fēng)次數(shù)為全年最多，4 月次之，7 月份以后大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)明顯下降，11月到次年3月沒有出現(xiàn)過大風(fēng)。春夏季大風(fēng)發(fā)生頻率高，除了與該地區(qū)一年之中以春季風(fēng)速為最大有關(guān)外，還與該地春夏季天氣過程頻繁有關(guān)系。

1.3 大風(fēng)的日變化

圖3 為石河子121 團(tuán)大風(fēng)出現(xiàn)時刻的統(tǒng)計圖，石河子121團(tuán)大風(fēng)日變化特點是：大風(fēng)多出現(xiàn)在13:00以后，下午19:00左右減少，16:00～18:00是大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)最多的時段。這是由于白天太陽輻射加強(qiáng)，地面逐漸增溫，午后地面溫度最高，有利于高空動力下傳和氣旋加深形成大風(fēng)。

圖3 石河子121團(tuán)大風(fēng)出現(xiàn)時刻統(tǒng)計

1.4 大風(fēng)的風(fēng)向變化

表1 1961～2018年石河子121團(tuán)大風(fēng)風(fēng)向出現(xiàn)頻率

表1 是58 年來石河子121 團(tuán)大風(fēng)風(fēng)向統(tǒng)計表，石河子121 團(tuán)的大風(fēng)風(fēng)向主要有六個方位，以西北風(fēng)居多，占總數(shù)的31%，其次是北西北和西西南，各占總數(shù)的21%，出現(xiàn)西風(fēng)的頻率居第三位，之后是西西北和南風(fēng)。

2 大風(fēng)特征分析

通過對石河子121團(tuán)58年（1961～2018年）出現(xiàn)大風(fēng)的天氣環(huán)流形勢和天氣特征綜合分析歸類，可以把石河子121 團(tuán)的大風(fēng)分為三類：冷鋒過境型大風(fēng)、熱力對流型大風(fēng)和動量下傳型大風(fēng)。其中以冷鋒過境型大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)居多，占大風(fēng)總數(shù)的82%，其次為動量下傳型大風(fēng)，占大風(fēng)總數(shù)的10%，熱力對流型大風(fēng)占大風(fēng)總數(shù)的8%。

2.1 冷鋒過境型大風(fēng)

此型大風(fēng)多為偏北風(fēng)，主要是泰梅爾半島和西西伯利亞的冷空氣沿高壓脊脊前偏北氣流進(jìn)入石河子121 團(tuán)（圖4a），本地的地面冷鋒三小時變壓大于3hpa，冷鋒前后有一定的溫度差，并且高空有強(qiáng)的冷平流。這類多出現(xiàn)在春秋季節(jié)，大風(fēng)在北方或西北方冷空氣入侵的同時，還會伴有降水、降溫，這是因為暖空氣被冷空氣抬起而迅速上升凝云致雨的緣故。

2.2 動量下傳型大風(fēng)

這類大風(fēng)主要出現(xiàn)在夏季，是高空動量下傳造成的，在高空500hpa 本地一般為暖脊控制（圖4b）。石河子121 團(tuán)地區(qū)出現(xiàn)的此類大風(fēng)來勢迅猛，一兩個小時即可伸展數(shù)十至數(shù)百公里，有明顯的日變化，多數(shù)出現(xiàn)在午后12～19時，最大風(fēng)速往往出現(xiàn)在地面溫度最高、空氣對流擾動最旺盛的15～17時，此后風(fēng)勢隨溫度下降而減弱，待至日落即告平息。它通常是與對流層中層強(qiáng)的西北風(fēng)帶在該地建立相聯(lián)系，在刮大風(fēng)時氣壓變化平穩(wěn)，甚至是負(fù)變壓，而不象冷鋒過境大風(fēng)造成氣壓猛升，起風(fēng)時間和停止時間與氣溫日變化有關(guān)。

2.3 熱力對流型大風(fēng)

通常是西北氣流上短波槽東南下而產(chǎn)生的偏西大風(fēng)（圖4c），多出現(xiàn)在春夏季節(jié)，由地方性積雨云而產(chǎn)生的大風(fēng)，源于對流層中下層西北氣流上短波槽的東南下和低層大氣的層結(jié)不穩(wěn)定。春夏季地面受熱強(qiáng)烈，大氣對流旺盛，上升氣流達(dá)到凝結(jié)高度形成積云，如對流繼續(xù)發(fā)展，積云將會發(fā)展成積雨云。這種大風(fēng)與積雨云相伴而生，所以也稱積雨云大風(fēng)，往往同時發(fā)生雷電和陣性降水。這種熱力對流積雨云大風(fēng)具有明顯的日變化，且歷時短，多出現(xiàn)于午后氣溫上升最高的時候，一般歷時數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘，風(fēng)區(qū)范圍也較小，風(fēng)向隨積雨云底的移動而變化。

圖4 石河子121團(tuán)大風(fēng)天氣的500hpa溫壓場配置圖（實線為高度場，虛線為溫度場）

3 大風(fēng)預(yù)報的著眼點及防御措施

3.1 大風(fēng)預(yù)報的著眼點

從高空環(huán)流形勢的特征及演變來看（圖4），石河子121 團(tuán)出現(xiàn)大風(fēng)時的環(huán)流形勢主要有三類：①高壓脊發(fā)展類，在500hpa 高空圖上，烏拉爾山或西西伯利亞為暖高壓脊，該脊不斷發(fā)展并東移至30°E，脊前低槽入侵石河子121 團(tuán)地區(qū)，槽脊的振幅都達(dá)20 度緯距以上，并有規(guī)律的向東南移動，脊前的偏北急流帶逐漸加強(qiáng)，地面高壓也自西向東移動并加強(qiáng)。此時往往有偏北大風(fēng)出現(xiàn)，并伴隨降水和劇烈的降溫。②動量下傳類，這類大風(fēng)從形勢上判斷，往往造成大風(fēng)的漏報，因為它常出現(xiàn)在冷鋒前氣壓梯度不大的地方。但仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，動量下傳的偏西大風(fēng)的預(yù)報應(yīng)注意對流層中層強(qiáng)風(fēng)速帶的建立以及低層大氣穩(wěn)定情況，選取一些指標(biāo)站的500hpa風(fēng)速和500hpa與地面溫度差指標(biāo)來預(yù)報，在判斷動量下傳大風(fēng)穩(wěn)定度問題上，也可以使用理查遜數(shù)Ri，它在大風(fēng)發(fā)生前是逐日減小的，在850～700hpa 的Ri 數(shù)絕對值小于1 的當(dāng)天容易發(fā)生動量下傳大風(fēng)。③不穩(wěn)定小槽類，通常在500hpa高空歐亞范圍內(nèi)存在一支強(qiáng)而穩(wěn)定的西北鋒帶，鋒帶上的小槽連續(xù)東南下并不斷發(fā)展，小槽前后有成對的正負(fù)變高成西北-東南配置并迅速東南下。中亞脊發(fā)展西退或歐洲脊與里咸海脊疊加形成強(qiáng)西北鋒帶上的小槽是預(yù)報該類大風(fēng)的基礎(chǔ)，起報時間應(yīng)在西北鋒帶位于(70°N，30°E)附近，鋒區(qū)小槽約在烏拉爾山中部。

3.2 大風(fēng)防御措施

石河子121 團(tuán)主要以種植業(yè)為主，主要經(jīng)濟(jì)作物為棉花和春小麥，在作物生長季節(jié)出現(xiàn)的大風(fēng)對農(nóng)作物的生長和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有一定的影響，所以在準(zhǔn)確及時地做好大風(fēng)預(yù)報的同時，大風(fēng)防御工作也是必不可少的。

首先要做好大風(fēng)的監(jiān)測預(yù)報工作：利用氣象衛(wèi)星、自動氣象站、氣象雷達(dá)等先進(jìn)氣象設(shè)備和技術(shù)可以對大風(fēng)進(jìn)行監(jiān)測，向公眾發(fā)布大風(fēng)預(yù)報，提前做好防風(fēng)準(zhǔn)備。其次將抗風(fēng)力強(qiáng)的作物和果樹種在迎風(fēng)坡，選用抗風(fēng)、矮稈作物品種，谷類作物及時收割，減少因大風(fēng)造成的落粒損失。播種期遇到風(fēng)災(zāi)采取放慢播種進(jìn)度，播種一塊、鋪膜一塊，安裝滴水一塊的防風(fēng)有利措施，防止大風(fēng)襲擊棉田。最后還要及時收聽收看天氣預(yù)報，適時澆灌，以防灌水后大風(fēng)造成植株倒伏。

4 小結(jié)

（1）石河子121 團(tuán)的大風(fēng)總體呈逐年下降趨勢，下降系數(shù)為0.0 183 次/年，并且大風(fēng)風(fēng)向以西北風(fēng)居多。

（2）石河子121 團(tuán)的大風(fēng)在4～7 月出現(xiàn)次數(shù)最多，11月到次年3月沒有出現(xiàn)過大風(fēng)。

（3）石河子121團(tuán)的大風(fēng)多出現(xiàn)在13:00以后，下午19:00 左右減少，16:00～18:00 是大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)最多的時段。

（4）根據(jù)天氣環(huán)流特征將石河子121團(tuán)的大風(fēng)分為三類：冷鋒過境型大風(fēng)、動量下傳型大風(fēng)和熱力對流型大風(fēng)，其中以冷鋒過境型大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)居多，約占大風(fēng)總數(shù)的82%。