北疆沙塵暴天氣過程的變化趨勢及其原因

呂新生 蔡仁 趙戰成

摘 要：沙塵暴災害性天氣會加速土地荒漠化進程。1961—2001年北疆局地、一般性、區域性3類沙塵暴天氣過程年次數分別為22.5次、14.4次、4.2次，集中在3—10月。北疆3類沙塵暴天氣每10年分別減少3.4次、3.3次、1.0次，4—10月北疆降水量增加是沙塵暴天氣減少原因之一。西北型、西方型、中尺度地面冷高壓造成北疆區域性沙塵暴天氣發生。

關鍵詞：沙塵暴;天氣過程;時間變化;成因

中圖分類號：S164 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830061

土地荒漠化是當今全球科學前沿問題之一，近年迅速得到世界各國重視。沙塵暴是一種特殊災害性天氣，是加速土地荒漠化一種重要過程，也已成為世界范圍社會關注重點[1]。采用風速和能見度2個指標，沙塵暴強度分為弱沙塵暴、中等強度沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴4個級別[1]。國內對沙塵暴天氣研究集中在強沙塵暴天氣分析，錢正安等[2]給出1952—2000年我國強和特強沙塵暴頻數分布和變化趨勢，徐啟運等[3]對我國西北地區13次區域性強（特強）沙塵暴天氣冷高壓移動路徑分析，周自江等[4]建立西北地區東部群發性強沙塵暴序列并分析，但未包括新疆。呂新生等[5]對哈密地區沙塵暴天氣普查分析，給出該地區局地、區域性沙塵暴天氣時間變化特征。本文利用1961—2001年北疆40個地面氣象觀測站地面氣象記錄月報表和地面天氣圖資料，分析北疆沙塵暴天氣過程時間變化特征及其與引發沙塵暴的地面冷高壓之間關系。

1 資料和方法

選取1961—2001年北疆（包括阿勒泰地區、塔城地區、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁地區、烏魯木齊市、石河子市、昌吉回族自治州）40個地面氣象觀測站沙塵暴觀測資料，建立北疆沙塵暴出現日序列，作為沙塵暴天氣數界定基本數據。依據《地面氣象觀測規范》氣象日界為20：00，統計沙塵暴出現日數時，若某一次沙塵暴跨越20：00，按2個出現日計算，當某一天沙塵暴出現2次或以上時，按1個出現日計算。

北疆40個站中若某日只有1站出現沙塵暴定義為局地沙塵暴，將日期連續的視為一次過程，得到局地沙塵暴天氣;若某次沙塵暴天氣每日2～4站出現沙塵暴視為一般性沙塵暴天氣，若某次沙塵暴天氣每日≥5站出現沙塵暴視為區域性沙塵暴天氣。

2 北疆沙塵暴天氣過程時間變化特征

1961—2001年北疆局地、一般性、區域性沙塵暴天氣分別為923次、589次、172次，年平均分別為22.5次、14.4次、4.2次，占比為55%、35%、10%，以局地沙塵暴天氣為主。局地沙塵暴年次數≥2次的位于額敏（2.5次）、沙灣（2.0次）、莫索灣（4.1次），一般性沙塵暴天氣年次數≥2次的位于烏蘇（2.5次）、額敏（3.0次）、沙灣（3.9次）、莫索灣（6.2次）、呼圖壁（2.3次），區域性沙塵暴天氣年次數≥2次的位于沙灣（2.4次）、莫索灣（3.0次）、呼圖壁（2.2次），可見北疆奎屯河至瑪納斯河之間奎瑪流域是北疆沙塵暴高發區。

局地、一般性、區域性沙塵暴過程均以持續1d為主，其中持續1d（2d）所占比例局地為87%（11%）、一般性為78%（22%）、區域性為72%（27%）（表1）。可見沙塵暴范圍越大，持續時間長出現概率也越大。

北疆局地、一般性沙塵暴活躍期在3—10月，6月最多;區域性沙塵暴活躍期4—10月，5月最多。20世紀60年代、70年代、80年代、90年代北疆局地沙塵暴天氣平均次數分別為25.8次、25.1次、24.7次、17.4次，到90年代減少;一般性沙塵暴天氣平均次數分別為17.9次、17.0次、17.0次、7.8次，90年代明顯減少;區域性沙塵暴平均次數分別為5.1次、4.5次、6.3次、1.2次，也是90年代明顯減少。北疆沙塵暴天氣年際變化分為3個時段（圖1），其中1961—1970年沙塵暴天氣由多至少，1971—1983年由少至多，1984—2001年呈逐漸減少趨勢。

3 北疆沙塵暴天氣過程變化趨勢成因分析

1961—2001年北疆沙塵暴天氣年次數呈線性減少趨勢，其中減少趨勢局地、一般性、區域性沙塵暴分別為3.4次/10a、3.3次/10a、1.0次/10a，年次數趨勢系數分別為-0.6160、-0.5875、-0.3667，趨勢系數為負，呈減少趨勢，局地沙塵暴天氣減少最強、區域性最弱、一般性介于兩者之間。

1961—2001年4—10月北疆40站平均降水量呈增加趨勢，與局地、一般性、區域性沙塵暴年次數相關系數分別為-0.2694、-0.4269、-0.3510，表明北疆降水量增加是沙塵暴天氣減少原因之一;近41a 4—10月北疆區域性大風天氣（每日≥5站同時出現大風）呈減少趨勢，與區域性沙塵暴天氣年次數相關系數為0.4452，表明區域性大風天氣減少也是區域性沙塵暴天氣減少的重要原因。

4 造成區域性沙塵暴天氣過程的冷空氣類型 ?引發北疆區域性沙塵暴天氣地面冷高壓分別為西北型（A）、西方型（B）、中尺度高壓（C）。西北型（A）中，地面冷高壓主體位于西西伯利亞南部，冷高壓前部伴有冷鋒，該冷高壓自西北向東南移動進入北疆，冷鋒前部強風造成北疆沙塵暴天氣。西方型（B）中，地面冷高壓主體位于巴爾喀什湖以南，冷高壓前部伴有冷鋒，該冷高壓自西向東移入北疆，冷鋒前部強風造成北疆沙塵暴天氣。中尺度高壓（C）中，在北疆西部國境線附近形成中尺度高壓，前部伴有冷鋒，該中尺度高壓東移過程中造成北疆沙塵暴天氣。

統計北疆3—10月區域性沙塵暴天氣過程中3類地面冷高壓共221次，西北型冷高壓、西方型冷高壓、局地中尺度高壓出現頻率分別為38%、51%、11%，而中尺度高壓在6—9月出現。

5 結論

1961—2001年北疆沙塵暴集中在3—10月，奎瑪流域為高發中心。北疆沙塵暴可劃分為局地、一般性、區域性沙塵暴天氣，出現頻率分別為55%、35%、10%，且每年分別出現22.5次、14.4次、4.2次。北疆沙塵暴天氣以持續1d為主，以局地沙塵暴天氣為主。

1961—2001年北疆沙塵暴天氣年次數線性減少，其中局地、一般性、區域性沙塵暴天氣每10a分別減少3.4次、3.3次、1.0次，趨勢系數分別為-0.6160、-0.5875、-0.3667。4—10月北疆降水量增加使得沙塵暴天氣減少，區域性大風天氣減少使區域性沙塵暴天氣減少。

西北型、西方型、中尺度冷高壓是引發北疆區域性沙塵暴天氣的3類冷高壓，出現頻率分別為38%、51%、11%。

參考文獻

[1] 王式功，董光榮，陳惠忠，等.沙塵暴研究的進展[J].中國沙漠，2000，20（4）：349-356.

[2] 錢正安，宋敏紅，李萬元.近50年來中國北方沙塵暴的分布及變化趨勢分析[J].中國沙漠，2002，22（2）：106-111.

[3] 徐啟運，胡敬松.我國西北地區沙塵暴天氣時空分布特征[J].應用氣象學報，1996，7（4）：479-485.

[4] 周自江，王錫文.西北地區東部群發性強沙塵暴序列的建立與分析[J].地理學報，2002，57（4）：437-442.

[5] 呂新生，王旭，馬禹，等.東疆沙塵暴天氣過程的特征分析[J].干旱區地理，2002，24（增刊）：16-20.

作者簡介：呂新生（1965-），男，本科，高級工程師。研究方向：天氣預報與氣候研究;蔡仁（1981-），本科，工程師。研究方向：氣象服務。