甘肅省2000—2019年沙塵暴時(shí)空分布特征分析

朱晗暉 秦豪君

（1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730021；2.甘肅省氣象局，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

1998年4月中旬發(fā)生在東亞地區(qū)的強(qiáng)沙塵暴，一周后影響到了北美洲大陸，引起了相關(guān)國家科學(xué)家們的高度重視[1]。沙塵天氣在大氣環(huán)流的作用下，衍生的惡劣天氣可能影響大范圍地區(qū)或周邊國家，不可小覷。根據(jù)習(xí)近平總書記提出“人民至上、生命至上”的理念，研究沙塵天氣的特征是非常有必要的。眾多學(xué)者對我國沙塵暴都有不同的研究，并取得了諸多結(jié)果，立足西北，筆者發(fā)現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴如何變化有待進(jìn)一步研究[2-4]。本文重點(diǎn)分析過去二十年的甘肅省沙塵天氣時(shí)空分布特征，為沙塵暴趨勢預(yù)測提供氣候背景，為防治沙塵暴災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)。

1 沙塵天氣的區(qū)分

沙塵天氣根據(jù)其風(fēng)速強(qiáng)度、水平能見度、影響范圍等方面分為不同的級別。目前，國內(nèi)的沙塵天氣標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)中國氣象局的沙塵暴分級。中國氣象局最新的沙塵暴天氣概念定義如下：依據(jù)地面水平能見度劃分，依次分為浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴、強(qiáng)沙塵暴和特強(qiáng)沙塵暴五個等級。

浮塵：當(dāng)天氣條件為無風(fēng)或平均風(fēng)速≤3.0 m/s時(shí)，塵沙浮游在空中，使水平能見度小于10 km的天氣現(xiàn)象。

揚(yáng)沙：風(fēng)將地面塵沙吹起，使空氣相當(dāng)混濁，水平能見度在1～10 km以內(nèi)的天氣現(xiàn)象。

沙塵暴：強(qiáng)風(fēng)將地面大量塵沙吹起，使空氣很混濁，水平能見度小于1 km的天氣現(xiàn)象。

強(qiáng)沙塵暴：狂風(fēng)將地面塵沙吹起，使空氣特別混濁，水平能見度小于50 m的天氣現(xiàn)象。

沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預(yù)報(bào)區(qū)域內(nèi)3個或3個以上國家基本（準(zhǔn)）站在同一觀測時(shí)次出現(xiàn)了沙塵暴天氣。

強(qiáng)沙塵暴天氣過程：在同一次天氣過程中，我國天氣預(yù)報(bào)區(qū)域內(nèi)3個或3個以上國家基本（準(zhǔn)）站在同一觀測時(shí)次出現(xiàn)了強(qiáng)沙塵暴天氣。

本文研究的區(qū)域性沙塵暴天氣主要是指在同一次天氣過程中，相鄰3個或3個以上國家基本（準(zhǔn)）站在同一觀測時(shí)次出現(xiàn)了沙塵暴的沙塵天氣[5]。

2 資料

選用中國氣象局國家氣候中心數(shù)據(jù)庫的沙塵暴數(shù)據(jù)，2020—2022年的沙塵暴過程較為特殊，可能與西北暖濕化等因素有關(guān)，若歸于過去二十年的沙塵暴天氣統(tǒng)一討論，可能會影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果，因此本文只討論2000—2019年甘肅省的沙塵天氣特征，主要討論沙塵暴天氣發(fā)生的頻數(shù)、總?cè)諗?shù)、區(qū)域性分布特征。

3 甘肅省沙塵天氣時(shí)空分布特征

3.1 甘肅省沙塵發(fā)生頻數(shù)分析

統(tǒng)計(jì)2000—2019年甘肅省區(qū)域性沙塵暴年總?cè)諗?shù)發(fā)現(xiàn)，近20年整體沙塵暴日數(shù)呈下降趨勢，除2007年出現(xiàn)6 d沙塵暴天氣外，其余年份沙塵日數(shù)下降較為明顯，因此，從沙塵天氣多發(fā)于干旱、半干旱和半濕潤區(qū)的情況來看，可以推斷出2000—2019年甘肅省整體降水是增多的，區(qū)域性生態(tài)環(huán)境有好轉(zhuǎn)。結(jié)合2000—2019年的年降水量和平均溫度，發(fā)現(xiàn)近20年的降水整體的確呈升高趨勢，平均溫度呈波動上升狀態(tài)，符合西北暖濕化的轉(zhuǎn)變，印證說明了沙塵天氣日數(shù)整體下降的原因。同時(shí)發(fā)現(xiàn)：在2004年、2012年、2016年、2017年、2018年這5年未出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴，2007年、2001年、2002年、2000年四年為區(qū)域性沙塵暴頻發(fā)年份，年總?cè)諗?shù)分別為6 d、5 d、4 d、3 d，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的具體原因有待進(jìn)一步分析。

詳細(xì)分析沙塵天氣出現(xiàn)的月份，發(fā)現(xiàn)1月、3月、4月、5月、7月五個月出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴，即上半年為沙塵天氣的多發(fā)月，7月之后出現(xiàn)沙塵的日數(shù)減少，甚至趨于不發(fā)生。而我國的降水主要集中在夏季，甘肅每年主要的汛期也集中在6～10月，由此可見，降水的發(fā)生很大程度上降低了沙塵發(fā)生的頻數(shù)。4月為沙塵暴頻發(fā)月份（20 d），作為一年中沙塵出現(xiàn)最多的月份，4月上旬、中旬、下旬沙塵暴總?cè)諗?shù)分別為4 d、6 d、10 d，下旬區(qū)域性沙塵暴發(fā)生概率較高，可能與4月下旬天氣開始轉(zhuǎn)暖，但降水尚未大范圍發(fā)生有關(guān)。

3.2 2000—2019年甘肅省區(qū)域性沙塵暴年總?cè)諗?shù)

甘肅省是沙塵暴天氣多發(fā)的省份，但并不是所有地區(qū)都容易產(chǎn)生沙塵暴天氣。從其分布上看，沙塵暴出現(xiàn)的地區(qū)分散較廣，但主要以甘肅省的河西地區(qū)及蘭州、臨夏、白銀、平?jīng)?、慶陽等市州容易出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴。從地理分布來看，河西地區(qū)的沙塵暴天氣嚴(yán)重程度大于河?xùn)|地區(qū)，且出現(xiàn)的天數(shù)遠(yuǎn)多于河?xùn)|地區(qū)[6-7]。在河西地區(qū)大部分站點(diǎn)區(qū)域性沙塵暴日數(shù)在3 d以上，尤其民勤縣出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴達(dá)12 d，其次是敦煌（7 d）、金塔（9 d）兩站。河?xùn)|各市州大部分站點(diǎn)區(qū)域性沙塵暴日數(shù)在3 d以內(nèi)，僅環(huán)縣出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴為4 d。

3.3 浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴的分布

3.3.1 浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴的月總?cè)諗?shù)分布日數(shù)

浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴出現(xiàn)的總?cè)諗?shù)隨年份的變化一定程度上也可說明甘肅本地氣候條件的變化。如果以上三類災(zāi)害性天氣發(fā)生的天數(shù)降低，可以說明甘肅省的區(qū)域性氣候狀況有所好轉(zhuǎn)。分析2013—2019年甘肅省浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴逐年總?cè)諗?shù)以及2013—2019年甘肅省浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴月總?cè)諗?shù)發(fā)現(xiàn)：

（1）整體來看：揚(yáng)沙日數(shù)＞浮塵日數(shù)＞沙塵暴日數(shù)。說明在不同的沙塵天氣中，對能見度影響1～10 km的揚(yáng)沙天氣影響較頻繁，這個能見度的影響對居民的出行會造成較大影響，對日常的航空、航?；蛞话愕某鞘薪煌ㄒ矔斐筛蓴_。需要?dú)庀笈_發(fā)布相關(guān)的服務(wù)預(yù)警信號，保障民眾的安全出行，同時(shí)也要求市民關(guān)注氣象預(yù)報(bào)預(yù)警信息，避免因天氣原因造成經(jīng)濟(jì)損失。

（2）從2013年至2019年浮塵日數(shù)、揚(yáng)沙日數(shù)變化趨勢基本一致，呈先增后減，沙塵暴日數(shù)呈下降趨勢。

浮塵日數(shù)：2016年最高（83 d），2019年最低（50 d）

揚(yáng)沙日數(shù)：2015年最高（97 d），2013年最低（64 d）

沙塵暴日數(shù)：2013年最高（16 d），2017年最低（2 d）

（3）浮塵及揚(yáng)沙：3月、4月、5月三個月為浮塵及揚(yáng)沙天氣高發(fā)期，平均總?cè)諗?shù)為75 d。11月、12月浮塵及揚(yáng)沙日數(shù)出現(xiàn)回升，平均總?cè)諗?shù)為31 d。3月浮塵及揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)最高達(dá)79 d?？傮w而言，夏季浮塵、揚(yáng)沙出現(xiàn)的頻數(shù)較低，春秋季多發(fā)，冬季為爆發(fā)季，可能與季節(jié)性的溫度變化和降水減少造成的地表疏松有關(guān)。下墊面地質(zhì)條件較疏松，一旦有風(fēng)過境，就很容易帶起地面表層附著不夠堅(jiān)實(shí)的土壤，由于水分的減少，土壤若有沙化現(xiàn)象，就更容易被風(fēng)帶走，影響周邊的天氣[8]。

（4）沙塵暴：3月、4月、5月三個月為沙塵暴頻發(fā)期，總?cè)諗?shù)均在10 d以上，4月沙塵暴總?cè)諗?shù)最高達(dá)14 d。由此可見，春季為沙塵暴的多發(fā)季節(jié)。

3.3.2 浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴的年總?cè)諗?shù)分布統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：

（1）浮塵：甘肅省大部分地方均有浮塵天氣出現(xiàn)，在河?xùn)|地區(qū)：蘭州、白銀兩市浮塵總?cè)諗?shù)（23～46 d）高于河?xùn)|其余市州（0～23 d），其中蘭州本站浮塵總?cè)諗?shù)高達(dá)73 d。在河西地區(qū)：酒泉西部、張掖中部、武威南部地區(qū)浮塵總?cè)諗?shù)高于其他地區(qū)，其中酒泉西部的肅北縣浮塵總?cè)諗?shù)高達(dá)209 d。

（2）揚(yáng)沙：甘肅省除甘南、隴南、天水三州市部分地方，其余地區(qū)均有揚(yáng)沙天氣出現(xiàn)，河?xùn)|：白銀市北部揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)（17～35 d）高于河?xùn)|其余地方（0～17 d）。河西：酒泉市、張掖北部、武威北部等地區(qū)揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)在87 d以上，高于其他地區(qū)，其中酒泉市的敦煌、金塔兩縣揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)高達(dá)162 d以上。

（3）沙塵暴：甘南、定西、隴南、天水等州市沒有沙塵暴天氣出現(xiàn)，河?xùn)|其余地區(qū)沙塵暴總?cè)諗?shù)均為1 d，河西：酒泉、武威兩市沙塵暴總?cè)諗?shù)在7天以上，高于其他地區(qū)，其中民勤沙塵暴總?cè)諗?shù)高達(dá)15 d。

4 結(jié)語

分析2000—2019年甘肅省沙塵暴天氣的分布，并將2013—2019年甘肅省浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴分布做分析，結(jié)論如下：

（1）2000—2019年甘肅省區(qū)域性沙塵暴年總?cè)諗?shù)呈下降趨勢，河西地區(qū)大部分站點(diǎn)區(qū)域性沙塵暴日數(shù)在3 d以上，民勤縣出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴最高，其次是敦煌、金塔。河?xùn)|各市州大部分站點(diǎn)區(qū)域性沙塵暴日數(shù)在3 d以內(nèi)，僅環(huán)縣出現(xiàn)區(qū)域性沙塵暴為4 d。

（2）甘肅2013—2019年揚(yáng)沙日數(shù)＞浮塵日數(shù)＞沙塵暴日數(shù)，春季為沙塵天氣頻發(fā)期，3月浮塵及揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)最高，4月沙塵暴總?cè)諗?shù)最高。

（3）甘肅省大部分地方均有浮塵和揚(yáng)沙天氣出現(xiàn)，沙塵暴天氣集中在河西地區(qū)，酒泉西部的肅北縣浮塵總?cè)諗?shù)高達(dá)209 d，酒泉市的敦煌、金塔兩縣揚(yáng)沙總?cè)諗?shù)高達(dá)162 d以上，民勤沙塵暴總?cè)諗?shù)高達(dá)15 d。