包頭市高影響天氣歷史統(tǒng)計

吳 瑕，鄭箐舟，陳 琳，劉姝寧，李玫潔

1.包頭市氣象臺，內蒙古包頭 014030；2.重慶市氣象服務中心，重慶 401147

給社會經(jīng)濟造成損失、影響公眾日常生活、威脅生命進而引起高度重視的天氣現(xiàn)象被稱為高影響天氣。高影響天氣事件在《高等天氣學》中被定義為對社會、環(huán)境和經(jīng)濟造成重大影響的天氣現(xiàn)象與事件，其發(fā)生的概率雖然小，但其風險很高，造成的后果可能是災難性的[1]。

其中，大城市所引發(fā)的災害相比于一般的氣象災害有顯著的“放大”作用、范圍更廣、影響更大，造成的經(jīng)濟損失和誘發(fā)的次生災害更嚴重。難以度量、受多因素影響、難以歸屬和不確定性強是大城市高影響天氣的主要特征[2]。因此，許多學者對大城市開展了關于高影響天氣發(fā)生發(fā)展特征的研究。呂勇平[3]通過研究2010年廣州亞運會期間同期氣象氣候條件得出影響開幕式的高影響天氣是強降水與強冷空氣。于芳健等[4]研究了朝陽地區(qū)3類高影響天氣（雷暴大風、短時強降水和冰雹），發(fā)現(xiàn)這3類高影響天氣均有明顯的日變化特征，且主要集中在午后至傍晚時刻。羅慧等[5]以咸陽市6類高影響天氣事件信息和1211氣象信息電話撥打次數(shù)為基礎，利用模糊數(shù)學的風險評估法計算得出不同級別關注度風險水平。分析總結大城市高影響天氣的歷史特征和演變規(guī)律對現(xiàn)代天氣預報業(yè)務具有重大指導意義，能進一步滿足氣象服務的需求。

包頭市地處中國華北地區(qū)，屬內蒙古自治區(qū)地級市，屬于溫帶大陸性季風氣候，因氣候變化頻繁，易出現(xiàn)各種極端天氣，從而對農牧業(yè)造成直接影響[6]。本研究對包頭市近70年來8類高影響天氣（浮塵日數(shù)、揚沙日數(shù)、沙塵暴日數(shù)、大風日數(shù)、高溫日數(shù)、暴雨日數(shù)、雷暴日數(shù)、閃電日數(shù)）變化特征進行分析，以期為包頭市應對災害性天氣提供科學依據(jù)。

1 高影響天氣的年際變化與年變化

1.1 沙塵天氣

1.1.1 浮塵日數(shù)浮塵是因高空風將遠處沙塵吹到本地上空，或者本地沙塵暴、揚沙過后，塵土、細沙均勻地漂浮在空氣中，造成空氣渾濁，天空呈現(xiàn)土黃色，水平能見度低于10 km的視程障礙現(xiàn)象。1951—2020年包頭國家基本氣象站累年平均浮塵日數(shù)為15.33 d，2017年浮塵日數(shù)最多，為115 d，年浮塵日數(shù)以2.26 d/10年的傾向率減少（圖1）。7—10月浮塵發(fā)生頻率較低，4月最多，達到了全年的24.06%（圖2）。

圖1 1951—2020年包頭國家基本氣象站高影響天氣日數(shù)年際變化

圖2 1951—2020年包頭國家基本氣象站高影響天氣日數(shù)年變化

1.1.2 揚沙日數(shù)揚沙是因大風將本地及周圍地面沙塵吹起，造成空氣渾濁，天空昏黃，水平能見度在1~10 km以內的視程障礙現(xiàn)象。累年平均揚沙日數(shù)為24.76 d，1953年揚沙日數(shù)最多，為105 d，年日數(shù)以7.45 d/10年的速率顯著減少。揚沙主要發(fā)生在3—6月，其中4月、5月相對較多，占比分別為18.95%和18.06%。

1.1.3 沙塵暴日數(shù)沙暴和塵暴總稱為沙塵暴，是大風將地面沙塵悉數(shù)吹到空中，造成空氣極度渾濁，水平能見度小于1 km的視程障礙現(xiàn)象。當水平能見度低于500 m時被稱作強沙塵暴。1951~2020年包頭國家基本氣象站累年平均沙塵暴日數(shù)為10.81 d，1966年沙塵暴日數(shù)最多，為51 d。年日數(shù)變化呈下降趨勢，下降速率為4.06 d/10年。全年均有沙塵暴天氣發(fā)生，3~6月是高發(fā)時段，占全年的76.78%。

1.2 大風日數(shù)

當瞬時風速達到或超過17.0 m/s （或目測風力達到或超過8級）的風被定義為大風。1951—2020年包頭國家基本氣象站年平均大風日數(shù)為23.31 d，歷年大風日 數(shù) 在0（1954年、2004年、2008年、2009年、2012年、2017年）~79 d（1969年）之間變化。大風日數(shù)變化的線性方程為y=-0.61x+44.81。風日數(shù)年際變化整體呈現(xiàn)下降趨勢，平均每10年減少6.06 d。大風全年各月均有發(fā)生，主要發(fā)生在3—7月，其中4月大風日數(shù)最多，為4.59 d，占全年大風發(fā)生的19.34%。

1.3 高溫日數(shù)

根據(jù)《內蒙古地區(qū)極端高溫、低溫和降雨標準》（DB15/T 933—2015），日最高氣溫≥35℃定義為“高溫日”。包頭地區(qū)的高溫天氣主要受穩(wěn)定少動的西伸的副熱帶高壓或大陸暖高壓控制，天氣晴好，太陽光照強，地表水分少，氣溫快速上升從而形成高溫天氣。包頭國家基本氣象站累年平均高溫日數(shù)為2.20 d，2010年高溫日數(shù)最多，為17 d，高溫日數(shù)呈上升趨勢；高溫天氣主要發(fā)生在6—8月，分別為0.47 d、1.34 d、0.21 d。

1.4 暴雨日數(shù)

內蒙古各地暴雨日數(shù)（日降水量≥50 mm為暴雨以上量級）遠少于濕潤地區(qū)，但因其地形復雜且地域廣闊，故有著時間短、強度大、局地性強的特點。暴雨是夏季包頭市主要氣象災害之一，持續(xù)高強度的降水會導致積水、洪水及衍生災害。1951—2020年包頭國家基本氣象站累年平均暴雨日數(shù)為0.33 d，1958年暴雨日數(shù)最多，為3 d；其次是1976年、1988年、1997年和1998年，暴雨日數(shù)為2 d，年日數(shù)變化呈下降趨勢。暴雨主要發(fā)生在7—8月，占比分別為34.78%和56.52%。

了解歷年最長連續(xù)降水日數(shù)、最大連續(xù)降水量和最大過程降水量的極值及其分布，有助于安排農作物育種、糧食晾曬以及防御局地洪澇災害。最長連續(xù)降水日數(shù)在3 d（1951年、1956年、1957年、1962年、1965年、1968年、1972年、1982年、1988年、1993年、1994年、1999年、2000年、2010年、2018年）~7 d（1981、1984、1985、1990年）之間波動，最長連續(xù)降水量變化范圍為4.0 mm（1989年）～131.7 mm（1985年）；最大連續(xù)降水量則在21.2 mm（1965年）～131.7 mm（1985年）之間變化，累年平均最大日降水量為42.69 mm，年際變化范圍為17.7 mm（1980年）~100.8 mm（1958年），最大日降水量日數(shù)以0.50 mm/10年的速率減少。

1.5 雷電

雷電包括雷暴和閃電，雷電所形成的炙熱高溫、強大電流以及電磁輻射伴隨的沖擊波是導致雷電災害的主要原因。積雨云云間、云地或云中之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象被稱為雷暴，表現(xiàn)為閃電并伴隨有雷聲，有時也只能聞雷聲而不見閃電。

統(tǒng)計包頭國家基本氣象站1951—2015年的地面觀測資料（2016年后沒有觀測記錄）發(fā)現(xiàn)，累年平均雷暴日數(shù)為29.08 d，年雷暴日數(shù)在0（1954年、2014和2015年）~48 d（1958年）之間變化，雷暴日數(shù)趨勢方程為y=-0.17x+35.49。雷暴日數(shù)年際變化呈波動下降趨勢，平均每10年減少1.72 d。雷暴主要集中發(fā)生在夏秋季，其中夏季（6、7、8月）雷暴日數(shù)最高，發(fā)生日數(shù)分別為6.34、8.58和6.94 d，12月到翌年2月均沒有發(fā)生雷暴。

1951—2015 年，包頭國家基本氣象站累年平均閃電日數(shù)為8.80 d，年際變化在0（2009~2015年）~30 d（1955年）之間，閃電日數(shù)以4.53 d/10年的速率減少。雷電主要集中發(fā)生在夏秋季，其中7、8、9月發(fā)生日數(shù)最多，分別為2.51、2.25和1.58 d，12月到翌年3月均沒有發(fā)生雷電。

2 高影響天氣的年代際變化

從表1可以看出，近70年來，包頭市浮塵日數(shù)在20世紀50年代~80年代期間的上升和下降趨勢近似，為25~29 d/10年；20世 紀90年 代~21世紀00年代變化趨勢不明顯，而21世紀10年代上升趨勢十分明顯，達57.88 d/10年。揚沙日數(shù)在20世紀50年代、70年代、90年代和21世紀00年代下降趨勢十分明顯，達16~37 d/10年；20世紀60年代和80年代上升和下降趨勢較小，為3 d/10年左右；21世紀10年代以10.30 d/10年的速率較快增加。沙塵暴日數(shù)僅在20世紀60年代~70年代下降趨勢十分明顯，傾向率超過15 d/10年；其他年代變化趨勢不明顯，達1~8 d/10年。大風日數(shù)在20世紀50年代和20世紀70年代分別顯著上升和顯著下降，分別為68 d/10年和55.39 d/10年；20世紀60年代和21世紀00年代上升和下降趨勢近似，達20~28 d/10年；20世紀80年代~90年代和21世紀10年代上升和下降趨勢較小，達7~9 d/10年。高溫日數(shù)僅在20世紀90年代以3.82 d/10年的速率緩慢增加，其他年代均呈下降趨勢，達0~8 d/10年。暴雨日數(shù)僅在20世紀60年代以0.24 d/10年的速率緩慢減少，其他年代均呈上升趨勢，達0~2 d/10年。雷暴日數(shù)在20世紀50年代和21世紀10年代上升趨勢十分明顯，分別達17.33 d/10年和48.29 d/10年；20世紀60年代、80年代和21世紀00年代下降趨勢較大，達6~10 d/10年；20世紀70年代和90年代下降趨勢較小。閃電日數(shù)僅在20世紀50年代顯著增加，達10.00 d/10年；其他年代都呈下降趨勢，尤其20世紀70年代下降趨勢十分明顯，達11.58 d/10年。

表1 包頭國家基本氣象站1951—2020年各年代高影響天氣日數(shù)傾向率和相關系數(shù)

3 結論

通過對包頭市近70年來，高度影響天氣事件的分析研究，有利于加強社會公眾對其可能性、嚴重性和危害性的認識，增強防災減災意識并及時采取有效措施。主要結論如下：

（1）近70年來，該站僅有高溫日數(shù)以0.23 d/10年的趨勢上升，而沙塵暴日數(shù)、閃電日數(shù)、大風日數(shù)、揚沙日數(shù)、浮塵日數(shù)、雷暴日數(shù)和暴雨日數(shù)均呈下降趨勢。從年變化上看，浮塵、揚沙、沙塵暴、大風4月活動最頻繁，而高溫、雷暴、閃電和暴雨在7—8月活動最頻繁。

（2）近70年來，該站浮塵日數(shù)在21世紀10年代上升趨勢十分明顯，達57.88 d/10年；揚沙日數(shù)在20世紀50年代、70年代、90年代和21世紀00年代下降趨勢十分明顯，21世紀10年代則以10.30 d/10年的速率較快增加；沙塵暴日數(shù)僅在20世紀60~70年代下降趨勢十分明顯，傾向率超過15 d/10年；大風日數(shù)在20世紀50年代和20世紀70年代分別顯著上升和顯著下降；高溫日數(shù)僅在20世紀90年代以3.82 d/10年的速率緩慢增加，其他年代均呈下降趨勢；暴雨日數(shù)僅在20世紀60年代以0.24 d/10年的速率緩慢減少，其他年代均呈上升趨勢；雷暴日數(shù)在20世紀50年代和21世紀10年代上升趨勢十分明顯，20世紀60年代、80年代和21世紀00年代下降趨勢較大；閃電日數(shù)僅在20世紀50年代顯著增加，其他年代都呈下降趨勢，尤其20世紀70年代下降趨勢十分明顯，達11.58 d/10年。

（3）包頭市氣候變化頻繁，易出現(xiàn)多種極端天氣，如大風、暴雨、沙塵暴等，對農牧業(yè)造成嚴重影響。因此，有關部門應提前準備高影響天氣的統(tǒng)計和防御措施，利用新媒體加大宣傳力度，擴大宣傳范圍，增強社會公眾的防災減災意識。社會公眾需及時關注相關部門發(fā)布的災害天氣預報預警信息，正確、熟練地掌握應對之策，從而減輕高影響天氣對農牧業(yè)造成的直接影響，促進其穩(wěn)定、健康發(fā)展。