中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)揚(yáng)沙天氣變化規(guī)律及氣候特征簡(jiǎn)析

高 媛 龔曉麗 張澤瑾

1.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 寧夏 銀川 750002

2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 寧夏 銀川 750002

3.中衛(wèi)市氣象局 寧夏 中衛(wèi) 755000；4.固原市氣象局 寧夏 固原 756000

1 引言

中衛(wèi)地處騰格里沙漠邊緣,黃河自西向東貫穿其中,地貌類(lèi)型分為沙漠、黃河沖積平原、臺(tái)地、山地和盆地五個(gè)較大的地貌單元。由于西北部的沙漠和南部山地的地形、植被和氣候等因素,在大風(fēng)過(guò)境時(shí)容易引起沙塵天氣,對(duì)公眾生活、當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境等造成不利影響,所以研究中衛(wèi)地區(qū)揚(yáng)沙天氣有著重要的科學(xué)意義。在過(guò)去,沙漠面積逐漸增大,草地退化、沙化嚴(yán)重,下墊面條件逐漸惡化,使得揚(yáng)沙天氣多發(fā)、易發(fā)。但是近幾年根據(jù)資料統(tǒng)計(jì),中衛(wèi)市的揚(yáng)沙天氣頻率呈減少趨勢(shì),一方面是因?yàn)橥烁€林、植樹(shù)造林等措施改善了下墊面和生態(tài)環(huán)境,另一方面也因?yàn)樘鞖鈿夂虻淖兓瘜?duì)揚(yáng)沙天氣有一定的影響。

近年來(lái),許多學(xué)者致力于研究沙塵天氣,特別是在沙塵暴的分布和變化特征以及沙塵暴的典型個(gè)例分析方面取得諸多成果。另外,根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn),陳躍浩[1]研究了西北地區(qū)沙塵天氣的氣候特點(diǎn),姬興杰[2]、張智[3]、張存杰[4]等研究了不同城市大風(fēng)對(duì)沙塵天氣的影響及沙塵、沙塵暴等天氣的空間分布特征,楊雪艷[5]等研究了沙塵天氣大尺度環(huán)流背景。總體看來(lái)在研究沙塵天氣變化特征和氣候特點(diǎn),及結(jié)合下墊面條件和氣象要素的影響方面的文獻(xiàn)還比較少,更多是從單一的環(huán)流背景或下墊面條件來(lái)考慮沙塵天氣的出現(xiàn)原因。從氣候角度,探討與沙塵天氣頻率最為相關(guān)的氣象要素對(duì)于未來(lái)沙塵天氣頻率的預(yù)測(cè)有著非常重要的意義。

2 資料分析和方法

本項(xiàng)目選取中衛(wèi)國(guó)家基本氣象站1961-2018年58年揚(yáng)沙日數(shù)、大風(fēng)日數(shù)、降水等觀測(cè)數(shù)據(jù),采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法研究中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)揚(yáng)沙天氣的月季年變化特征。利用大風(fēng)日數(shù)、降水與揚(yáng)沙日數(shù)的相關(guān)性,分析不同氣象要素條件下對(duì)揚(yáng)沙天氣的影響,結(jié)合下墊面條件研究本地?fù)P沙天氣變化的原因。歸納總結(jié)揚(yáng)沙天氣的氣候特點(diǎn),為后續(xù)分析揚(yáng)沙天氣的大氣環(huán)流背景做基礎(chǔ)研究。

3 揚(yáng)沙天氣日數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律簡(jiǎn)析

3.1 揚(yáng)沙天氣日數(shù)年變化 根據(jù)沙坡頭地區(qū)1961-2018年資料統(tǒng)計(jì)分析(圖1),揚(yáng)沙天氣70年代最多,90年代最少,整體呈下降趨勢(shì)。

圖1 1961-2018年沙坡頭站揚(yáng)沙日數(shù)變化

就揚(yáng)沙活動(dòng)的影響系統(tǒng)而言,主要是地面上位于貝湖地區(qū)的蒙古氣旋以及與其相配合的500hPa烏拉爾山高脊。20世紀(jì)80年代以來(lái),由于氣候變暖,該地區(qū)氣溫顯著升高,高壓加強(qiáng)后阻擋了冷空氣南下,北方冷空氣活動(dòng)減弱是北方揚(yáng)沙天氣減少的原因之一。其次,中衛(wèi)地處騰格里沙漠邊緣,近年來(lái)隨著退耕還林、退耕還草和植樹(shù)造林的政策實(shí)施,植被覆蓋率越來(lái)越高,有效減少了揚(yáng)沙天氣的形成。

3.2 揚(yáng)沙天氣月變化規(guī)律 計(jì)算觀測(cè)站月平均揚(yáng)沙次數(shù),從圖2中可以看出揚(yáng)沙日數(shù)呈單峰型分布,峰值出現(xiàn)在3月,月平均次數(shù)達(dá)到了5.85d,谷值出現(xiàn)在9月,月平均次數(shù)僅為1.58d。相應(yīng)的年內(nèi)變化情況為：9月到次年3月為揚(yáng)沙日數(shù)的增加期,3月達(dá)到頂峰,3月到9月?lián)P沙日數(shù)逐漸減少至谷值。從揚(yáng)沙日數(shù)的季節(jié)分布來(lái)看,春季(3-5月)揚(yáng)沙日數(shù)最多為16.9d占全年的37.1%,夏季(6-8月)的揚(yáng)沙日數(shù)為11.52d占全年的25.5%,秋季(9-11月)的揚(yáng)沙日數(shù)最少為7.31d,占全年的16.2%,冬季(12月-次年2月)的揚(yáng)沙日數(shù)為12.31d占全年的21.2%。

圖2 1961-2018年沙坡頭站揚(yáng)沙月平均日數(shù)變化

4 氣象因子與揚(yáng)沙天氣的關(guān)系

4.1 降水與揚(yáng)沙關(guān)系 中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)地處騰格里沙漠邊緣,雖靠近黃河,但是年平均降水量不足200mm,夏季(6-8月)是主要降水時(shí)段,夏季雨量約占全年降水量的60%,降水多數(shù)以分布不均勻的陣性降水為主。天然降水能增加土壤濕度,在大風(fēng)天不易起沙。根據(jù)資料分析,如圖3所示降水量少的年份揚(yáng)沙日數(shù)就多,降水量多的年份揚(yáng)沙日數(shù)就少,且翌年揚(yáng)沙日數(shù)也會(huì)減少。降水可以有效提高土壤相對(duì)濕度,冬季凍土層深厚,植被發(fā)育良好,相應(yīng)的揚(yáng)沙天氣較少,降水的多少是決定揚(yáng)沙源地的植被覆蓋度最重要的氣象因子[6]。

圖3 1961-2018年沙坡頭站揚(yáng)沙日數(shù)和降水距平圖

4.2 地面大風(fēng)與揚(yáng)沙天氣關(guān)系 由圖4和圖5可知各月大風(fēng)發(fā)生次數(shù)與揚(yáng)沙發(fā)生次數(shù)存在著明顯的正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大于0.5。大風(fēng)對(duì)揚(yáng)沙發(fā)生的影響季節(jié)性顯著,春季二者發(fā)生頻次明顯增多,夏季明顯減少。當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速大于起沙風(fēng)速的情況下,風(fēng)速越大越容易卷起沙粒子,近年來(lái)大風(fēng)日數(shù)和揚(yáng)沙日數(shù)都有明顯的下降趨勢(shì),圖中沙坡頭區(qū)大風(fēng)天數(shù)和揚(yáng)沙天數(shù)的總趨勢(shì)具有很好的一致性,說(shuō)明地面大風(fēng)是影響揚(yáng)沙天氣的主要因素。

圖4 大風(fēng)與揚(yáng)沙日數(shù)變化曲線

圖5 沙坡頭站大風(fēng)和揚(yáng)沙年平均日數(shù)散點(diǎn)圖

5 總結(jié)

通過(guò)分析,中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)近年來(lái)的揚(yáng)沙天氣日數(shù)呈明顯下降趨勢(shì),因?yàn)橹矘?shù)造林和退耕還草等措施大力推進(jìn),增加了地表的植被覆蓋度,土壤中的細(xì)小顆粒經(jīng)過(guò)植物的固定作用不再容易被強(qiáng)風(fēng)掛起,進(jìn)入大氣產(chǎn)生揚(yáng)沙天氣。揚(yáng)沙天氣還與當(dāng)?shù)貧庀笠蜃佑泻艽箨P(guān)系。降水量與揚(yáng)沙天氣日數(shù)之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性,說(shuō)明降水對(duì)揚(yáng)沙的發(fā)生具有一定的抑制作用；而大風(fēng)日數(shù)與揚(yáng)沙日數(shù)的變化趨勢(shì)非常吻合,有顯著的正相關(guān)性。氣象因子具有明顯的季節(jié)性變化,而揚(yáng)沙天氣的形成與氣象因子密切相關(guān),同樣呈現(xiàn)出春季多、夏季少的季節(jié)性變化。