和若鐵路沿線大風沙塵天氣統(tǒng)計特征分析

保爾汗江·買買提

（新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002）

1 區(qū)域概況

大風、沙塵天氣，特別是大風和沙塵暴是和若鐵路沿線的災(zāi)害性天氣之一，其中沙塵暴、揚沙具有風力大、強度高、水平能見度低等特點，能摧毀建筑物、樹木，造成人員傷亡，刮走農(nóng)田表層沃土，使農(nóng)作物根系外露，以風沙流的形式淹沒農(nóng)田、渠道、道路等，易造成人民生命財產(chǎn)的嚴重損失。大風、沙塵天氣分析無論對大風、沙塵天氣的預(yù)報還是對于大風、沙塵天氣空間分布特征及其成因的研究都有重要意義[1]。

新疆多山環(huán)繞，當冷空氣入侵經(jīng)過山口、河谷及近山口的戈壁時，由于“狹管效應(yīng)”和翻山后下滑產(chǎn)生加速作用等，產(chǎn)生大風[2]。新疆地表沙源豐富，大風常造成風沙危害[3]。大風可刮起地面沙塵使空氣質(zhì)量惡化，強大的風力裹挾著大量的沙塵形成沙塵天氣，導致能見度降低，視線變差，目視距離短，對于鐵路安全造成影響。沙塵暴、揚沙發(fā)生時，會使能見度下降，加大交通運輸安全風險。該鐵路沿線降水少，沙塵天氣頻繁，對沙漠邊緣鐵路的建設(shè)和養(yǎng)護造成嚴重的危害。分析和若鐵路沿線的大風、沙塵天氣分布特征及變化趨勢，具有重要的科學意義。

基于新疆地區(qū)和田、洛浦、策勒、于田、民豐、且末、若羌7個國家基本氣象站近60年（其中洛浦55年）的大風、沙塵暴、揚沙、浮塵日數(shù)資料，采用天氣學、統(tǒng)計學相結(jié)合方法，分析了和若鐵路沿線的大風、沙塵天氣分布特征及變化規(guī)律，進一步揭示形成原因，提出了具體的應(yīng)對措施，為沿線鐵路養(yǎng)護、建設(shè)生態(tài)文明與防沙治沙工作以及防災(zāi)減災(zāi)等方面提供科學參考，具有理論價值和現(xiàn)實意義。

2 和若鐵路概況

作為新疆地區(qū)“四縱四橫”鐵路主骨架的重要組成部分、南疆鐵路環(huán)線“最后一公里”之稱的和若鐵路，起于沙漠南側(cè)邊緣的和田市，終點為沙漠東南邊緣若羌縣，沿途經(jīng)過和田、洛浦、策勒、于田、民豐、且末、若羌等7縣市。鐵路建成之后，與格庫鐵路、南疆鐵路接軌，將塔里木盆地環(huán)抱其中，成為世界上第一條環(huán)繞沙漠周邊的鐵路環(huán)線。

和若鐵路沿線的地質(zhì)、地貌、氣候條件十分復雜，形成了嚴酷的荒漠環(huán)境，有戈壁沙漠，多為流動性和半固定性沙丘，且處于風口上，植被缺乏，氣候極端干旱，降水少、蒸發(fā)大、水資源匱乏，難以成云致雨，生態(tài)環(huán)境惡劣，冬季寒冷，夏季酷熱少雨，受風沙影響嚴重，刮風頻率高，風力強，一旦起風，便飛沙走石。為了保護鐵路，建設(shè)中修建了防風沙為目的的橋梁“過沙橋”，讓風沙從橋洞中通過，在外側(cè)設(shè)置立式沙障，同時在靠近鐵路側(cè)設(shè)置蘆葦方格固沙，是沙漠中的“智慧”鐵路。

3 大風、沙塵天氣日數(shù)分析

3.1 年平均大風日數(shù)

《地面氣象觀測規(guī)范》中規(guī)定，瞬時風速≥17 m/s的風，即為大風，當日稱為大風日。氣象上把沙塵暴、揚沙和浮塵統(tǒng)稱為沙塵天氣，它是因浮游在空中大量極微細的塵?；驘熈５扔绊懣諝?，致使有效水平能見度小于10 cm。強度最弱的叫浮塵天氣，稍強的是揚沙，最強的是沙塵暴[4]。塔里木盆地中央是廣袤無垠的塔克拉瑪干沙漠，暖季中受地面強烈感熱的影響，熱低壓長期存在，無論是來自東、西部的弱冷空氣還是東、西、中部的強冷空氣入侵塔里木盆地，形成輻合上升區(qū)，風就能揚起沙塵并引發(fā)局部地區(qū)的沙塵天氣。若羌段大風日數(shù)最多，且末段次之；且末段揚沙日數(shù)最多，民豐段次之；民豐段沙塵暴和浮塵日數(shù)最多，和田段次之（圖1）。

大風日數(shù)能反映當年的整體風力狀況，年平均大風日數(shù)分別為若羌23.4天、且末9.2天、和田4.3天、民豐3.3天、洛浦3.2天、策勒2.3天、于田1.4天（圖1）。年平均大風日數(shù)于田向若羌和于田向和田呈現(xiàn)有規(guī)律地遞增，于田向若羌則呈現(xiàn)依次倍增。大風日數(shù)最多的是若羌、且末段，由于特殊的地理環(huán)境，偏東風為年際主導風向，大風日變化有一定規(guī)律，若羌風速自上午9時以后開始加大到12時達到最大，然后逐漸減弱，午夜前最?。磺夷╋L速大約在12時前后開始增大，18時前后達到最大，然后逐漸減弱，午夜前后最小[5]。大風是在大尺度環(huán)流天氣系統(tǒng)或局地強對流天氣系統(tǒng)條件下產(chǎn)生的一種災(zāi)害性天氣，可以分為系統(tǒng)性大風和瞬時大風兩類，前者屬于大尺度系統(tǒng)，后者屬于中尺度系統(tǒng)。大風因其時間長、風速大、破壞力強而備受社會關(guān)注。

3.2 年平均沙塵天氣

3.2.1 年平均沙塵暴日數(shù)

沙塵天氣嚴重影響動植物的生長并且危害人類健康。該鐵路沿線年平均沙塵天氣民豐254.8天、和田245.8天、且末207.2天、洛浦188.9天、策勒185.4天、于田168.7天、若羌129.4天，其中民豐段沙塵天氣日數(shù)最多、和田段次之，年平均沙塵天氣分別為254.8天、245.8天，若羌段沙塵天氣日數(shù)最少，年平均沙塵天氣為129.4天。

生態(tài)環(huán)境的惡化，導致沙塵暴發(fā)生的頻率增高。沙塵暴主要發(fā)生在沙漠及其鄰近的干旱與半干旱沙源區(qū)，它是特定天氣氣候、地形和下墊面條件綜合的產(chǎn)物，也是大氣運動和自然地理環(huán)境的綜合產(chǎn)物，是充足沙源、干燥天氣、大風和不穩(wěn)定熱力條件共同作用的結(jié)果。大風作為沙塵暴的必要條件之一，在大風頻繁的時期，風力條件好，沙塵暴發(fā)生的頻率大，相反則沙塵暴發(fā)生的頻率小。其風力強大，將地面大量沙粒和塵土卷入空中，是特殊的地理環(huán)境和氣象條件所致的一種常見災(zāi)害性天氣，因其往往伴有強風和低能見度，裹挾著大量的沙塵，遮擋了陽光，影響范圍廣，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、人們生活及生態(tài)環(huán)境等造成嚴重的危害。

鐵路沿線北部為浩瀚的塔克拉瑪干沙漠，植被比較稀少，沙質(zhì)土壤較多，氣候比較干燥，很容易出現(xiàn)沙塵暴。沙塵暴的前兆有氣溫回升，天氣變暖，干旱少雨，其形成因素主要有三個：大風、豐富的沙塵源和不穩(wěn)定天氣，大風是沙塵暴形成的動力條件，沙源是它的物質(zhì)基礎(chǔ)，不穩(wěn)定的空氣狀態(tài)是重要的局地熱力條件。一是強冷空氣是形成沙塵暴的動力因素，是沙塵暴形成的必備條件，它的強度決定著空氣中沙塵的數(shù)量、粒徑大小以及沙塵影響的高度和范圍。二是中尺度系統(tǒng)對沙塵暴的發(fā)生發(fā)展也起到至關(guān)重要的作用。三是小尺度的局地熱力（對流）不穩(wěn)定，同樣有利于強對流的發(fā)生和發(fā)展、風力加大，從而加強對流性天氣過程，夾帶更多的是沙塵，并卷揚得更高，成為沙塵暴的重要觸發(fā)機制之一。

該鐵路段年平均沙塵暴日數(shù)為民豐31.4天、和田19.9天、策勒17.9天、且末16.0天、若羌12.4天、于田11.6天、洛浦10.9天，其中民豐段沙塵暴日數(shù)最多，和田段次之。頻發(fā)的沙塵暴使該鐵路段社會活動以及人們的生活受到極其嚴重的影響，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，是一個缺林少綠的沙漠區(qū)。

3.2.2 年平均揚沙日數(shù)

由于揚沙是因大風將地面塵沙吹起，人在室外行走時會有塵沙打在臉上疼痛和睜眼吃力的感覺。揚沙并不是在所有有風的地方都能發(fā)生，只有那些氣候干旱、植被稀疏的地區(qū)，才能發(fā)生揚沙。民豐、且末、洛浦、和田、策勒、于田揚沙日數(shù)較多，年平均揚沙日數(shù)分別為民豐47.4天、且末45.7天、洛浦38.6天、和田37.3天、策勒36.9、于田28.4天、若羌23.4天。

3.2.3 年平均浮塵日數(shù)

和田浮塵日數(shù)最多，民豐次之，年平均浮塵日數(shù)和田188.6天、民豐176天、且末145.5天、洛浦139.4天、策勒130.6天、于田128.7天、若羌93.6天。沙漠邊緣下墊面以沙壤土為主，氣溫、地面溫度越高，下墊面越干燥疏松，為浮塵的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。地溫和氣溫差、氣溫日較差及氣壓日較差較大，說明大氣邊界層的擾動性加劇，為浮塵的形成提供動力輔助條件。當風速達到臨界起沙風速滿足動力條件時，就極易形成浮塵。

4 和若鐵路沿線大風及沙塵天氣對鐵路安全的影響

大風、沙塵天氣是和若鐵路沿線常見的一種天氣現(xiàn)象，其中大風、沙塵暴、揚沙對空氣質(zhì)量環(huán)境帶來嚴重影響，能見度低，易引發(fā)各種交通事故，會使火車在行駛過程中的阻力增加，同時由于風向的變化也會使得火車在行駛過程中不能夠以穩(wěn)定的速度前行，易發(fā)生車廂脫軌側(cè)翻，還可能刮斷刮倒通信和電力設(shè)施，引起火災(zāi)。據(jù)不完全統(tǒng)計，1960年至今，新疆鐵路運輸因風沙造成的行車安全事故逾40起，“2.28”大風吹翻火車的嚴重事故更是震驚全國。盡管這次車廂脫軌側(cè)翻事件很特殊，但它警示我們，建立健全鐵路安全氣象保障體系十分重要。

5 分析結(jié)果

該鐵路沿線，年平均大風日數(shù)為23.4～1.4天，其中若羌段最多、且末次之、于田段最少。年平均沙塵暴日數(shù)為31.4～10.9天，其中民豐段最多、和田段次之、洛浦段最少。年平均揚沙日數(shù)為47.4～23.4天，其中民豐段最多、且末段次之、若羌段最少。年平均浮塵日數(shù)為188.6～93.6天，其中和田段最多、民豐段次之、若羌段最少。年平均沙塵天氣日數(shù)為254.8～129.4天，其中民豐段最多、和田段次之、若羌段最少。

6 應(yīng)對措施

6.1 適時開展人工增雨增雪作業(yè)

大風、沙塵天氣對鐵路安全運行、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟建設(shè)和人民生活都有很大的影響。大風和大氣層結(jié)狀態(tài)不穩(wěn)定，是大氣運動的正?，F(xiàn)象，作為沙源地的沙漠同樣是地球自然環(huán)境的重要組成部分，沙塵天氣也是一種自然現(xiàn)象，只要有足夠條件，沙塵天氣就會出現(xiàn)，但是大風、沙塵天氣完全可以減少、減緩、減輕。該鐵路沿線沙塵天氣出現(xiàn)頻率較多，年平均沙塵天氣最多的是民豐段、和田段次之，最少的若羌段也每年有129.4天出現(xiàn)沙塵天氣。所以，該鐵路沿線地區(qū)嚴密監(jiān)測天氣變化，注重強化人工影響天氣工作的開展，加大人力、技術(shù)等投入力度，逐步建立健全人工增雨作業(yè)點，加大空中云水資源開發(fā)，在有利天氣條件下適時開展人工增雨增雪作業(yè)，通過增加降水量，制約沙塵天氣的發(fā)生。

6.2 大力植樹造林，防風固沙

植樹造林是風沙危害治理中一項具有可持續(xù)效果的治理措施，屬于人類活動因子，也是影響氣候的因素之一。植樹造林可以改善局部地區(qū)的小氣候，如人工造林，通過改變地面狀況，影響局部地區(qū)氣候，可使局部地區(qū)氣候有所改善，也可以有效改良沙漠化地區(qū)的土質(zhì)，使防風固沙的作用得以強化。

如果不及時采取防沙治沙造林的相應(yīng)措施，會使沙漠的面積逐年增加，蠶食人類的生存空間。遏制沙源的擴延，是治理沙塵暴發(fā)生的有效手段之一，如果沒有了沙源，再大的風也不會形成沙塵暴。在沙源地及沙塵暴經(jīng)過的地區(qū)，通過適當種植耐旱植物等措施，固定流沙，阻止流沙擴展，減少沙源。對于防沙治沙而言，減少土地裸露面積是其中較為重要的一環(huán)。在推進生態(tài)文明建設(shè)的進程中，鐵路沿線地區(qū)做好造林綠化工作，促進生態(tài)建設(shè)，覆蓋沙源，可從根本上減少沙塵天氣出現(xiàn)的概率，進一步增強各族人民的“綠色幸福感”。

6.3 荒漠無人區(qū)建設(shè)自動氣象站

該鐵路沿線自然條件惡劣、氣象觀測站分布少，存在大面積氣象資料空白區(qū)，使沙塵天氣監(jiān)測與研究有很大的局限性。若羌段大風日數(shù)最多、且末段次之，民豐段沙塵暴日數(shù)最多、和田段次之，洛浦段揚沙日數(shù)最多，所以在若羌、且末、民豐、和田段和洛浦段之間建設(shè)自動氣象站，可實時監(jiān)測災(zāi)害性天氣的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，分析研判大風、沙塵天氣形成的機理，做好直接導致沙塵天氣的大風和干旱天氣氣候預(yù)測和預(yù)報工作，保證和若鐵路運行安全。