2009～2018年寧夏中寧地區(qū)風(fēng)的時空分布特征

李 淵，陳星宜，劉智賢

（1.中寧縣氣象局，寧夏 中衛(wèi) 755100；2.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610000；3.中衛(wèi)市氣象局，寧夏 中衛(wèi) 755000；4.沙坡頭區(qū)氣象局，寧夏 中衛(wèi) 755000）

中寧縣位于寧夏回族自治區(qū)的中部，處在內(nèi)蒙古高原和黃土高原的過渡帶位置，由西向東、由南向北傾斜。黃河從中寧縣的中部自西向東轉(zhuǎn)北流過，黃河兩岸是引黃、揚黃灌區(qū)，為大陸性半干旱氣候區(qū)。大風(fēng)是中寧縣主要的天氣現(xiàn)象,大風(fēng)災(zāi)害經(jīng)常是突發(fā)性的，會在短時間內(nèi)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。

風(fēng)能可以作為一種清潔、安全、可再生的綠色能源，對生態(tài)無破壞、對環(huán)境無污染、生態(tài)效益和環(huán)保效益良好，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。由于目前能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及為使溫室氣體排放和環(huán)境污染減少，國內(nèi)外對加強(qiáng)能源安全給予了很大的關(guān)注。我國也高度重視對風(fēng)能的開發(fā)利用。

目前，我國對于大風(fēng)日數(shù)的研究中，大風(fēng)日數(shù)逐年減少已成為共識。王小玲等研究認(rèn)為，1975～2005年，中國的5級以上日數(shù)以及各個季節(jié)的風(fēng)日數(shù)都呈線性減少，北方地區(qū)尤其明顯[1]。楊曉玲等統(tǒng)計了各地的多年大風(fēng)資料，對各地大風(fēng)空間分布與年代變化特征進(jìn)行了總結(jié)[2]。張廣平等采用石嘴山的多年大風(fēng)資料，對該地區(qū)大風(fēng)天氣氣候變化特征進(jìn)行研究，并提出大風(fēng)天氣變化在設(shè)施農(nóng)業(yè)方面造成的影響，也給出了措施建議[3]。楊苑等分析1993～2017年中衛(wèi)市大風(fēng)氣候特征，得到中寧縣主導(dǎo)風(fēng)向是NW，大風(fēng)日數(shù)顯著減少的結(jié)論[4]。但是，我國對于風(fēng)災(zāi)的多數(shù)研究集中在最大風(fēng)速、大風(fēng)日數(shù)等方面，而對于中寧縣的大風(fēng)時間、空間分布的特征研究不足，因此，相關(guān)人員需結(jié)合中寧縣大風(fēng)的歷史氣象數(shù)據(jù)，對中寧縣大風(fēng)時空分布系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)，分析大風(fēng)時間、空間的分布特征，爭取為中寧縣大風(fēng)災(zāi)害防御工作和風(fēng)能運用提供建議。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文的大風(fēng)數(shù)據(jù)來自中寧縣的53個地面氣象觀測站的觀測資料，由于部分地區(qū)建站時間為2012年，故選取石空鎮(zhèn)、余丁鄉(xiāng)、中寧縣城、紅梧山、長山頭、上渠、下流水7個指標(biāo)站，其中，中寧縣城數(shù)據(jù)時間的跨度為2009～2018年，其他6個指標(biāo)站數(shù)據(jù)的時間跨度為2013～2018年。

1.2 大風(fēng)的定義及季節(jié)的劃分

大風(fēng)采用天氣預(yù)報業(yè)務(wù)規(guī)范定義：10 min平均風(fēng)速≥6級（10.8 m/s），1 d中有一次或多次大風(fēng)出現(xiàn)，則均記作1個大風(fēng)日。按照氣候統(tǒng)計對四季劃分的方法，春季是3～5月，夏季是6～8月，秋季是9～11月，冬季是12月至翌年2月。

1.3 研究方法

用Excel 2013統(tǒng)計大風(fēng)觀測數(shù)據(jù)[5]，并繪制石空鎮(zhèn)、余丁鄉(xiāng)、中寧縣城、紅梧山、長山頭、上渠、下流水7個指標(biāo)站月、季、年際變化圖。

應(yīng)用ArcGIS 10.2軟件，利用Radial Basis Functions（徑向基插值）對6級以上的大風(fēng)平均日數(shù)進(jìn)行插值。原理是通過計算離原點距離的加權(quán)來決定待估計點的數(shù)值，權(quán)重與距離成反比，待估計點離原點越遠(yuǎn)，權(quán)重越小，因此該方法空間位置對插值誤差有著較強(qiáng)影響。

2 大風(fēng)時間分布特征

2.1 月際分布特征

中寧縣7個指標(biāo)站大風(fēng)日數(shù)月變化如圖1所示，由圖可以直觀看出，中寧縣各地5月大風(fēng)日數(shù)最多，4月次之，1月最少。

圖1 中寧縣指標(biāo)站2009-2018年逐月大風(fēng)日數(shù)

2.2 季節(jié)分布特征

根據(jù)圖1所示中寧縣7個指標(biāo)站大風(fēng)日數(shù)季度變化，全年把紅梧山作為南北界，以中寧縣石空鎮(zhèn)、余丁鄉(xiāng)、縣城為代表，中寧縣以北地區(qū)春季大風(fēng)日數(shù)最多，夏季次之，秋季、冬季占比相當(dāng)且最少。而以中寧縣紅梧山、長山頭、上渠、下流水為代表，中寧縣以南地區(qū)夏季日數(shù)最多，春季次之，秋季、冬季占比相當(dāng)且最少。

2.3 年際分布特征

中寧縣7個指標(biāo)站大風(fēng)日數(shù)年變化如圖2所示，由于6個指標(biāo)站數(shù)據(jù)為2014～2018年，故只對以上年份進(jìn)行對比，由圖2可見，近5年，以紅梧山為界，中寧縣偏南地區(qū)全年大風(fēng)日數(shù)明顯多于偏北地區(qū)，且每年大風(fēng)日數(shù)較平均，無太大波動。

圖2 中寧縣各指標(biāo)站2014～2018年逐年大風(fēng)日數(shù)

3 大風(fēng)空間分布特征

中寧縣大風(fēng)日數(shù)主要呈現(xiàn)一高一低空間分布，如圖3所示，高值區(qū)是長山頭以東南地區(qū)，年均大風(fēng)日數(shù)為160～190天；低值區(qū)是靠近余丁鄉(xiāng)的地區(qū)，年均大風(fēng)日為數(shù)60～90天。

圖3 中寧縣指標(biāo)站2013～2018年大風(fēng)日數(shù)分布

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

（1）中寧縣大風(fēng)災(zāi)害易發(fā)生在每年5月春夏交替時節(jié)，氣象服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)等工作應(yīng)重點關(guān)注。

（2）中寧縣大風(fēng)符合我國季風(fēng)氣候特點，受西北冷空氣影響較大，加之春季西北降水較少，應(yīng)完善生態(tài)環(huán)境保護(hù)，警惕沙塵天氣發(fā)生。

（3）中寧縣大風(fēng)發(fā)生地區(qū)多為中寧縣長山頭東南地區(qū)，為響應(yīng)清潔能源建設(shè)的號召，風(fēng)電企業(yè)可在上述地區(qū)選址，使能源利用最大化。

（4）由于中寧縣中南部地區(qū)受地形大風(fēng)影響較大，應(yīng)警惕大氣流動因地形引起突發(fā)大風(fēng)、焚風(fēng)等災(zāi)害。

4.2 討論

由春夏秋冬四季和月際大風(fēng)日數(shù)變化看出，中寧縣大風(fēng)日數(shù)隨季節(jié)變化特征明顯，大風(fēng)日數(shù)最多的時間是春夏交替之時，主要因為春季作為冬夏的過渡季節(jié)，冷空氣和暖空氣都很活躍，因此常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，尤其是北方地區(qū)，大風(fēng)特點是南北交替出現(xiàn)，風(fēng)力較大。一般在5月后，南北頻繁出現(xiàn)大風(fēng)的情況才能好轉(zhuǎn)。

由2013～2018年大風(fēng)日數(shù)空間分布圖可看出中寧縣長山頭東南地區(qū)的大風(fēng)日數(shù)偏多，主要是由于大氣中的空氣流動通常都帶有湍流的性質(zhì)，而影響中寧縣的大風(fēng)在遇到長山頭以西的米缽山時，“狹管效應(yīng)”導(dǎo)致風(fēng)的方向發(fā)生改變，下沉的風(fēng)受到山體阻擋，縮窄了通道，氣流穿過時遭到擠壓，擠壓到較低的高度會形成穿堂風(fēng)、渦流風(fēng)和角流風(fēng)三個大風(fēng)區(qū)。