影響阿勒泰的大風(fēng)氣候特征分析

努爾江·鐵格斯

(阿勒泰地區(qū)氣象局，新疆 阿勒泰 836500)

1 研究資料和方法

綜合阿勒泰地區(qū)7個氣象觀測站1989-2019年大風(fēng)資料，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，分析本地大風(fēng)天氣時空分布特征。以瞬時風(fēng)速超過17.1 m/s的規(guī)定為大風(fēng)，對大風(fēng)日數(shù)進行計算時，以當(dāng)晚8時為氣象日界，當(dāng)某次大風(fēng)持續(xù)時長跨越當(dāng)晚八時則按兩個出現(xiàn)日，1次天氣過程計算。四季劃分標(biāo)準(zhǔn)為3～5月為春季。6～8月為夏季，9～11月為秋季，頭年12～次年2月為冬季。

2 阿勒泰大風(fēng)氣候特征

2.1 大風(fēng)日數(shù)年變化

由圖1可知，阿勒泰地區(qū)近30年年均大風(fēng)日數(shù)為31.2 d，高峰出現(xiàn)在1996年為36.7 d，最少為2018年有12.1 d；阿勒泰地區(qū)大風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)明顯下降趨勢，氣候傾向率為-9.9 d/10 a。本地區(qū)7個觀測站均通過0.001顯著性檢驗說明全區(qū)域的大風(fēng)日數(shù)均為下降趨勢。哈巴河縣下降幅度最大，為-10.7 d/10 a。從年代際變化角度分析，2000-2010年代大風(fēng)日數(shù)減少，速度放緩，多大風(fēng)日數(shù)基本集中在20世紀(jì)90年代初，阿勒泰市和哈巴河縣的減幅在45%～60%之間，大風(fēng)日數(shù)減少和大氣環(huán)流、城市發(fā)展、生態(tài)環(huán)境改善有關(guān)。

圖1 阿勒秦地區(qū)大風(fēng)日數(shù)

2.2 大風(fēng)日數(shù)月變化

阿勒泰大風(fēng)4～5月頻發(fā)，其總?cè)諗?shù)占全年總?cè)諗?shù)的24.8%～40%，是大風(fēng)活動高峰期。以5月最多，吉木乃縣達到7 d，青河縣最少，為2 d。頭年12月～次年2月大風(fēng)日數(shù)少，但哈巴河縣此時段大風(fēng)活動頻繁，出現(xiàn)了次高峰。原因是下半年蒙古高壓后部氣流攜帶充沛水汽回流導(dǎo)致北疆北部盛行偏東風(fēng)。

2.3 大風(fēng)日數(shù)空間分布特征

阿勒泰地區(qū)大風(fēng)日數(shù)西北部最多，東部最少，為由西向東遞減，大風(fēng)日數(shù)最高中心為哈巴河縣，可達46 d，中部地勢平坦區(qū)域在20～30 d之間，青河縣最少，僅為8 d。地域性特點顯著。阿勒泰地形區(qū)域可劃分為3個部分，東部為阿勒泰山東北山麓，多山地丘陵；額爾齊斯河穿境而過，在中部形成沖積平原區(qū)；南部緊鄰薩吾爾山脈。地勢自東北向西南陡然下降，氣候干燥，鮮有降雨，常年在盛行西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)影響之下。冷鋒過境導(dǎo)致大風(fēng)頻繁，因西北方位為冷空氣源頭，風(fēng)在空中受凹凸不平的地表阻擋，流向和流速會發(fā)生變化。被攪動的風(fēng)不是平穩(wěn)地流動，而是無規(guī)則的起伏不定，即為湍流。受峽谷效應(yīng)影響，風(fēng)速在此地帶會加大，出現(xiàn)強風(fēng)帶，青河縣位于東南部平原區(qū)則不受峽谷效應(yīng)影響，所以出現(xiàn)強風(fēng)概率小。

3 阿勒泰地區(qū)大風(fēng)環(huán)流形勢特征

3.1 冷鋒型

阿勒泰地區(qū)60%大風(fēng)屬于冷鋒型，西北偏西風(fēng)和西風(fēng)類型最多，四季均有發(fā)生。在地表形勢上表現(xiàn)為西高東低或兩高夾一槽型。發(fā)源于歐洲西北部的冷空氣向東南行進，地面冷性反氣旋增強，中亞低槽后側(cè)和高壓前側(cè)的氣壓梯度力變大，偏西強風(fēng)會出現(xiàn)在低槽冷鋒后部等壓線分布密度高的區(qū)域。以2009年4月出現(xiàn)的大風(fēng)為例，在大風(fēng)出現(xiàn)前一日晚8時，烏拉爾山南側(cè)為冷性反氣旋，中心氣壓值達到1025 hPa，溫度為-5 ℃，冷性反氣旋東北側(cè)等壓線密度高的區(qū)域伴隨冷鋒生成，近地面空氣層出現(xiàn)正變壓區(qū)絕對值最大之所在，阿勒泰地區(qū)則有中心溫度高于四周的低壓出現(xiàn)。次日上午11時冷鋒進入吉木乃縣，下午2時冷鋒繼續(xù)東進，高壓舌延展至阿爾泰北部，冷鋒鋒面兩側(cè)變溫差達到15～20 ℃。冷鋒過境，風(fēng)速增大，共有4個氣象站觀測到大風(fēng)，單站要素反映為氣壓升高，溫度降低。

3.2 動量下傳型

此類型占總大風(fēng)日數(shù)的20%，主要為西北偏北風(fēng)，多發(fā)于春季。環(huán)流特征為在500 hPa上，歐洲至烏拉爾山區(qū)域有長波脊，阿勒泰地區(qū)則位于強西北風(fēng)帶中，北部冷空氣南下，西西伯利亞冷性反氣旋東進，地面高壓路徑則為偏北路徑。在北風(fēng)帶的引致作用下，在動力加壓和脊前冷平流加壓的同步影響下，高層冷空氣動力下傳，地面風(fēng)速增大。以2008年4月一次大風(fēng)為例，阿勒泰地區(qū)6個觀測站均顯示達到8級以上大風(fēng)，因青河縣位于高空西風(fēng)急流東側(cè)邊緣，所以受大風(fēng)影響小。500 hPa高空形勢中歐亞區(qū)域出現(xiàn)兩脊一槽，西西伯利亞為深深的大槽。當(dāng)日上午8時，里海地區(qū)和烏拉爾山區(qū)域的長波脊北移順時針轉(zhuǎn)動，脊前偏北氣流增強，阿勒泰地區(qū)在槽中位置，槽后有-35 ℃冷中心，晚8時，中高層西北風(fēng)帶繼續(xù)發(fā)展，阿勒泰地區(qū)500 hPa低槽區(qū)有大面積風(fēng)速在35 m/s的范圍。850 hPa存在暖切變線。近地面本地區(qū)處于正變溫、負(fù)變壓地帶，多云天氣。晚8時，700 hPa風(fēng)速增至25 m/s，地面開始出現(xiàn)大風(fēng)，富蘊縣風(fēng)速達到23.1 m/s。由此可知，中低層西北風(fēng)帶的形成是動力下傳引發(fā)大風(fēng)的首要因素，槽線系統(tǒng)從低至高觀察，當(dāng)傾斜角度接近90°時，冷空氣急劇下沖，地面風(fēng)力加大。富蘊縣因為地面氣溫和500 hPa溫差達到32 ℃，低層大氣不穩(wěn)定加劇，湍流出現(xiàn)更利于動力下傳。

3.3 回流型

此類型占大風(fēng)總?cè)諗?shù)的14%，風(fēng)向為東風(fēng)和東南偏東風(fēng)，集中出現(xiàn)在阿勒泰地區(qū)西北部，主要原因是峽谷地形。春季和冬末多發(fā)，強冷空氣侵入阿勒泰地區(qū)后，冷空氣在東側(cè)至貝加爾湖集聚，蒙古地區(qū)大陸高氣壓增強，與中亞的暖低壓相互影響引發(fā)強氣壓梯度差，冷空氣便回流，會出現(xiàn)偏東大風(fēng)。在2011年3月一次回流型大風(fēng)天氣過程中，西北部相繼出現(xiàn)大風(fēng)天氣，有10個自動觀測站顯示大風(fēng)數(shù)據(jù)，6個站點反映達到強風(fēng)程度。吉木乃縣風(fēng)口最大風(fēng)速升至35.1 m/s，風(fēng)力為12級。地面圖顯示前一日晚8時冷高壓中心氣壓值升至1050 hPa，停駐在青河縣附近，冷鋒前后3 h變壓差為10 hPa。

4 結(jié)語

阿勒泰地區(qū)大風(fēng)時空分布受地形和大氣環(huán)流影響明顯，西北部為大風(fēng)多發(fā)區(qū)，青河縣受大風(fēng)影響較小。大風(fēng)主要出現(xiàn)在春季，多年來呈現(xiàn)下降趨勢。