1970—2012年西安市高陵區風速變化趨勢分析

[摘 要] 利用1970-2012年陜西省西安市高陵區風速歷史資料，統計分析高陵區近43 年的風速變化特征，結果表明：近43 年高陵區年和春、夏、秋、冬季平均風速及日平均風速均呈下降趨勢；夏季日平均風速變化不明顯，其他季節變化均較顯著，冬季平均風速降幅明顯大于春季。高陵區風速變化趨勢與西安市污染物指標升高趨勢有負相關性，借助風速變化分析，深入擴展其他相關氣象因子研究，以便為高陵區農業氣象預報預測服務。

[關鍵詞] 風速；變化特征；高陵區

[中圖分類號] P467 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）14-92-2

選取1970-2012年陜西省西安市高陵區多年風速觀測資料進行統計分析，認識近43 年高陵區風速變化規律，提高當地氣象災害預測預報水平，特別是受到異常風速影響造成的極端大風條件下損壞大棚導致的霜凍害、低溫冷害等農業氣象災害，以及誘發性極端天氣氣候事件的預測預報提供歷史依據，也對當地開展物候期變化的研究有著積極的支撐作用。其次，春冬季的霧霾浮塵污染問題已成為阻礙大西安經濟圈發展的瓶頸之一，高陵區作為西安市上風區，研究該區域風速變化有助于掌握西安地區40 年因風力變化對污染物凈化能力演變趨勢的了解。

1 研究區概況

高陵區位于陜西省關中平原腹地，地處西安市北部，境內一馬平川，是一片充滿希望的投資熱土。東西長20.55 km，南北寬20.10 km，素有關中“白菜心”之稱。因境內有奉正塬，塬體高隆，稱塬為陵，故名高陵。境內有唐昭慧塔、李晟碑、東渭橋遺址等古文化遺跡，建于秦孝公12年（公元前350年）。高陵區屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。最高溫度41.4 ℃，最低氣溫-20.8 ℃，年平均氣溫13.2 ℃，無霜期212 d，年平均日照時間2 247.3 h，年降水540 mm左右，其中高陵區災害性天氣影響突出，低溫、寡照、大風、暴雪等氣象災害的危害常造成大面積減產，甚至毀棚絕收。

2 資料與方法

2.1 數據來源與處理

選取1970-2012年高陵區臺站逐年逐月平均風速、最高大風速觀測資料，經計算得出逐年平均風速、各季平均風速、年極端最高與最低氣溫、日平均最高與最低氣溫及43 年氣溫累積距平值。其中，每年的3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季，12月至翌年2月為冬季。

2.2 研究方法

利用線性傾向估計對1970-2012年高陵區年、季平均風速作年際和年代際變化趨勢分析。然后，采用累積距平法對各風速序列進行突變檢測。

2.2.1 線性傾向估計。用yi表示n的某一風速變量，用xi表示yi所對應的時間，建立yi與xi之間的一元線性回歸方程，見公式（1），其含義是用一條合理的直線表示y與時間x之間的關系。

如圖1所示為高陵區四季風速線性傾向估計圖，其中1表示1970年，40表示2009年。年度y=-0.016 1x+2.395 7，R2=0.175 0；冬季y=-0.030 4x+2.805 2，R2=0.312 8；春季y=-0.009 3x+2.095 7，R2=0.064 4；夏季y=-0.038 3x+2.950 0，R2=0.653 0；秋季y=-0.009 1x+2.028 6，R2=0.073 5。顯著性檢驗可確定其顯著性水平α，當|γ|>γα，說明y隨著時間x的線性變化而出現明顯的變化趨勢。反之，其變化趨勢則不明顯。在此研究過程中，y代表的是風速，單位為m/s；x為年份或年代際序列，單位分別為年。

2.2.2 累積距平法。累積距平是通過曲線直接對變化趨勢進行判斷的，這種方法比較常用。當曲線上升時，說明距平值是增加的，曲線下降則說明距平值出現了減小，曲線呈現出的上下波動變化，可作為長期顯著演變趨勢及持續性變化的判斷依據，從中還可以對突變的大致時間進行確定。具體計算公式如下：

[xt=i=1nxi-x-x-=1ni=1nxi]（表示43 年風速均值的偏離程度及變化趨勢）

2.2.3 西安市六區縣43 年霧霾情況統計。表1為西安市六區縣43年霧霾統計數據，圖2為西安市六區縣43 年年平均霧霾日數，分析可知，西安市城區年霧霾日數相對于周邊區縣有減少趨勢，西安風向上游高陵則霧霾天氣則不斷增多，結合高陵風速年際變化，冬季為西安地區霧霾高發時段。

3 結論

①高陵區作為西安市春冬季的上風區，無論年際變化還是年代際變化，1970-2012年高陵區年和春、夏、秋、冬季平均風速及日平均風速均呈下降趨勢，分別以-0.016 0、-0.030 0、-0.009 3、-0.009 1和-0.038 3的變化率下降。除夏季日平均風速變化不明顯外，其他季節變化均較為顯著。由于冬季平均風速降幅明顯大于春季，這與人們現實生活對風速變化的感知相接近，可為以后更為詳細地開展物候年較差的研究提供數據支持。

②高陵區風速變化趨勢與西安市污染物指標升高趨勢有負相關性，這是對今后在研究大氣污染方面問題需要考慮的問題，是在自然與人為因素共同影響下的后果。當前要發展區域經濟，更要重視霧霾等污染天氣變化規律和帶來的不良后果，找出減少霧霾等大氣污染的有效途徑，這在發展地方經濟方面意義重大。研究地方性風速變化特征，并由此進一步深入了解掌握相關氣象因子，有助于做好高陵區農業氣象資源開發利用，開展農業種植區劃，提高農業氣象預報服務水平，提升農業防災減災能力，促進地方農業可持續良性發展。