日喀則市風(fēng)沙天氣特征及其環(huán)流分型研究

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：格桑卓瑪（1992—），女，西藏日喀則人，中級工程師，研究方向為天氣預(yù)報服務(wù)。

摘 要：應(yīng)用1983—2023年日喀則市7個氣象觀測站大風(fēng)、揚沙和浮塵資料，研究了日喀則市風(fēng)沙的時空分布特征，并結(jié)合日喀則市大風(fēng)天氣歷史個例進行研究，對影響該地區(qū)的大風(fēng)天氣環(huán)流特征進行分型。結(jié)果表明，日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)西部地區(qū)明顯高于東部地區(qū)，風(fēng)沙總?cè)諗?shù)中占比率最大為大風(fēng)，其次是揚沙，占比率最小的則為浮塵，日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)以0.06 d/10年的增加趨勢，風(fēng)沙日數(shù)5年滑動平均值在1995、2012和2020年出現(xiàn)了峰值，在1990、2004和2015年出現(xiàn)了谷值。日喀則市風(fēng)沙逐月出現(xiàn)頻次分布不均，主要集中在1—4月，而5—11月風(fēng)沙天氣較少。日喀則市大風(fēng)天氣類型主要有高原短波槽型、南支槽型和高壓脊型，其中高原短波槽型大風(fēng)在日喀則市出現(xiàn)概率為68%，南支槽型大風(fēng)出現(xiàn)概率為26%，高壓脊型大風(fēng)出現(xiàn)概率為6%。

關(guān)鍵詞：大風(fēng)；揚沙；浮塵；環(huán)流分型；日喀則市

中圖分類號：P425.55 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

隨著全球氣候變化的影響及土地裸露和沙化面積的增加，許多地區(qū)沙塵天氣的出現(xiàn)頻率及強度顯著增加，引發(fā)了人們對風(fēng)沙天氣的普遍關(guān)注。西藏地區(qū)干季（11月至翌年4月）受西風(fēng)帶干冷氣流控制，空氣干燥、降水稀少、多大風(fēng)天氣，揚沙、浮塵天氣也比較頻繁。近年來，國內(nèi)對大風(fēng)的研究和預(yù)報也已廣泛開展，并取得了一些成果。

張核真等[1]分析了1981—2016年雅魯藏布江流域風(fēng)沙日數(shù)的時空變化特征，表明雅江流域風(fēng)沙日數(shù)以大風(fēng)為最多，其次是揚沙和沙塵暴，浮塵最少，流域內(nèi)有2個風(fēng)沙天氣的高值區(qū)，一個位于上游的拉孜，另一個位于中游的浪卡子，年風(fēng)沙日數(shù)都在50 d以上，近36 年雅江流域風(fēng)沙日數(shù)明顯減少（11.2 d/10年），且呈逐年代減少的趨勢。

倪雪[2]研究了拉薩貢嗄機場干季風(fēng)沙、浮塵天氣特征及預(yù)報初探，表明該機場倒灌型出現(xiàn)頻率低，槽前型、空中鋒區(qū)型出現(xiàn)較多，可造成全天沙暴、強浮塵天氣，槽前型主要出現(xiàn)在12月至翌年3月，空中鋒區(qū)型集中在1—4月，動量下傳西風(fēng)型干季各月均可出現(xiàn)4月最多，可在午后產(chǎn)生強風(fēng)沙天氣，但在大風(fēng)停止后，能見度可以很快轉(zhuǎn)好，東風(fēng)型揚沙在東風(fēng)不是特別大時也可產(chǎn)生，西風(fēng)型揚沙則需要較大西風(fēng)。盡管近年來關(guān)于風(fēng)沙天氣的研究很多，但針對西藏地區(qū)風(fēng)沙天氣特征及其環(huán)流分型方面的研究較少，所以針對日喀則市大風(fēng)、揚沙、浮塵天氣的時空分布特征進行分析，并分析大風(fēng)天氣個例，歸納總結(jié)出了影響日喀則市的大風(fēng)天氣類型，進一步提高日喀則市大風(fēng)天氣預(yù)報預(yù)警能力。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源

大風(fēng)是指觀測站記錄瞬時風(fēng)速≥17.0 m/s。揚沙天氣是指較強的風(fēng)力將地面沙塵吹起，使空氣相當渾濁，水平能見度為1～10 km[3]。浮塵天氣是指在無風(fēng)或風(fēng)力很小的情況下，沙塵均勻地浮游在空中，使水平能見度＜10 km[4]。大風(fēng)（揚沙、浮塵）日數(shù)即出現(xiàn)大風(fēng)（揚沙、浮塵）天氣現(xiàn)象的日子記一次大風(fēng)（揚沙、浮塵）日[5]。

選取資料年限長、站址變動小、觀測資料的代表性和準確性較好的日喀則市7個氣象觀測站（圖1）。觀測要素為大風(fēng)、揚沙、浮塵，資料統(tǒng)計時段為1983—2023年，共計41年。收集近15年53次大風(fēng)天氣歷史個例，重點分析日喀則市大風(fēng)天氣過程的環(huán)流場特征、主要影響系統(tǒng)和高空風(fēng)場等。

1.2 研究方法

線性傾向估計。用xi表示樣本數(shù)為n的某一氣候變量，用ti表示自然數(shù)序列，建立xi與ti之間的一元線性回歸：

=a+bti" " （I=1，2，…，n）（1）

（1）式可以看作一種特殊的、最簡單的線性回歸形式。式中a為回歸常數(shù)，b為回歸系數(shù)。a和b可以用最小二乘進行估計。

對觀測數(shù)據(jù)xi及自然數(shù)序列ti，回歸系數(shù)和常數(shù)的最小二乘估計為：

（2）

其中，，。

回歸系數(shù)的符號表示氣候變量的趨勢傾向。bgt;0時，x隨t的增加而上升；而blt;0時，x隨t的增加而下降，b反映了傾向程度。

K=b×10為氣候傾向率，表示某氣象要素每10年氣候變化率。

2 風(fēng)沙天氣的時空分布特征分析

2.1 空間分布特征

受地形地貌和海拔影響，日喀則市各地風(fēng)沙天氣的發(fā)生時間、發(fā)生頻率、大風(fēng)強度和主要影響天氣類型都有很大不同，日喀則市7個氣象觀測站風(fēng)沙天氣的分布差異也較大。1983—2023年日喀則市風(fēng)沙日數(shù)顯示，聶拉木站和定日站年平均風(fēng)沙日數(shù)分別達到了104、89 d，其余站點年平均風(fēng)沙日數(shù)均在50 d以下，其中南木林站年平均風(fēng)沙日數(shù)最少，僅有14 d。從日喀則市地理分布可以看出，日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)西部地區(qū)明顯高于東部地區(qū)。

日喀則市風(fēng)沙總?cè)諗?shù)中占比率最大的為大風(fēng)，其次是揚沙，占比率最小的則為浮塵。現(xiàn)分類逐一分析其空間分布特征。年平均大風(fēng)日數(shù)聶拉木站和定日站分別達到104、76 d，其余站點均在40 d以下，其中南木林站年平均大風(fēng)日數(shù)最少，僅有11 d，日喀則市年平均大風(fēng)日數(shù)與年平均風(fēng)沙日數(shù)空間分布特征保持著一致狀態(tài)，西部地區(qū)明顯高于東部地區(qū)。年平均揚沙日數(shù)定日站和拉孜站分別為13、12 d，其余站點均在6 d氣以下，其中，聶拉木站和帕里站未出現(xiàn)揚沙天氣，日喀則市年平均揚沙日數(shù)與年平均風(fēng)沙日數(shù)空間分布特征具有明顯的差異，揚沙天氣主要集中在日喀則市腹地，向四周呈逐漸減少的趨勢。年平均浮塵日數(shù)日喀則市所有站點均為0 d，未出現(xiàn)浮塵天氣現(xiàn)象。

2.2 時間分布特征

采用中國氣象局規(guī)定的大風(fēng)、揚沙、浮塵標準統(tǒng)計了1983—2023年日喀則市大風(fēng)、揚沙、浮塵日數(shù)，并對逐年日數(shù)進行了線性傾向估計和5年滑動距平分析，主要分析了日喀則市風(fēng)沙年際和逐月的變化特征。日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)為22～75 d（圖1），風(fēng)沙日數(shù)逐年變化呈現(xiàn)增加趨勢，其增幅為0.06 d/10年，風(fēng)沙日數(shù)5年滑動平均線在1995、2012和2020年出現(xiàn)了峰值，在1990、2004和2015年出現(xiàn)了谷值。

風(fēng)沙日數(shù)中大風(fēng)、揚沙和浮塵日數(shù)占比不同。年平均大風(fēng)日數(shù)為16～63 d（圖2），逐年變化呈明顯增加趨勢，增幅為3.0 d/10年，大風(fēng)日數(shù)5年滑動平均線在1995、2012和2020年出現(xiàn)了峰值，在1990、2003和2015年出現(xiàn)了谷值。年平均揚沙日數(shù)為0～16 d，逐年變化呈明顯減少趨勢，減少幅度為3.0 d/10年，揚沙日數(shù)5年滑動平均線在1995和2022年出現(xiàn)了峰值，1990和2013年出現(xiàn)了谷值。年平均浮塵日數(shù)為0～1 d，除2023年平均浮塵日數(shù)為1 d外，其余年份均為0 d。

日喀則市風(fēng)沙逐月出現(xiàn)頻次分布不均，從1983—2023日喀則市風(fēng)沙日數(shù)月平均分布圖（圖3）可以看出，風(fēng)沙天氣主要集中在1—4月，其中風(fēng)沙天氣出現(xiàn)最多月份為3月，平均風(fēng)沙日數(shù)為8 d，而5—11月風(fēng)沙天氣較少，尤其是7—9月平均風(fēng)沙日數(shù)僅為1 d。大風(fēng)逐月分布情況與風(fēng)沙基本一致，主要集中在1—4月，大風(fēng)天氣最多月份為3月，而5—11月大風(fēng)天氣較少，最少月份為7—9月。揚沙日數(shù)逐月分布情況也是與風(fēng)沙總?cè)諗?shù)分布情況基本一致，主要集中在1—4月和12月，其余月份未出現(xiàn)揚沙天氣。浮塵日數(shù)對總風(fēng)沙日數(shù)貢獻為0 d，逐月平均浮塵日數(shù)均為0 d。

3 大風(fēng)天氣環(huán)流概念模型

大風(fēng)天氣除造成風(fēng)災(zāi)外，還是沙塵天氣不可缺少的動力源，因此分析日喀則市出現(xiàn)大風(fēng)天氣過程，從而為大風(fēng)、揚沙和浮塵天氣的預(yù)報提供參考依據(jù)[6]。采用近41年7個氣象觀測站風(fēng)沙資料，結(jié)合日喀則市大風(fēng)天氣歷史個例進行研究，分析高低空環(huán)流場、主要影響系統(tǒng)、風(fēng)場分布特點，歸納總結(jié)出了影響日喀則市的大風(fēng)類型主要有高原短波槽型、南支槽型和高壓脊型。

3.1 高原短波槽型

高原短波槽型大風(fēng)在日喀則市最為常見，出現(xiàn)概率為68%，主要集中在冬春季12月至翌5月以及秋末11月，其中1—3月出現(xiàn)次數(shù)最多。500 hPa主要環(huán)流特征為高原短波槽從高原上空過境，短波槽也可加強發(fā)展出低渦中心，日喀則市受槽區(qū)偏西風(fēng)急流影響，日喀則市上空500 hPa風(fēng)速達到16 m/s以上，風(fēng)速最大可以達到36 m/s。高原以北區(qū)域新疆一帶的形勢主要是新疆西側(cè)有低渦中心或者新疆上空有槽過境。中高緯歐亞大陸形勢場分為3種：一種為寬廣的低壓槽區(qū)型，一般在烏拉爾山、貝加爾湖、鄂霍次克海或者東西伯利亞一帶有一個或多個低渦中心；一種為一槽一脊型，以貝加爾湖或烏拉爾山為中心，其以西區(qū)域為脊區(qū)，以東區(qū)域為槽區(qū)；一種為兩槽一脊型，貝加爾湖一帶為脊區(qū)時，烏拉爾山和鄂霍次克海一帶為槽區(qū)，烏拉爾山一帶為脊區(qū)時，巴爾喀什湖和東西伯利亞一帶為槽區(qū)，東西伯利亞一帶為脊區(qū)時，烏拉爾山和朝鮮半島一帶為槽區(qū)。200 hPa環(huán)流場上，高原上空有高空急流帶，日喀則市上空風(fēng)速一般可達到60 m/s以上，最大可達92 m/s。

3.2 南支槽型

南支槽型大風(fēng)在日喀則市較為常見，出現(xiàn)概率為26%，主要集中在冬春季1—4月，其中1月出現(xiàn)的次數(shù)最多。500 hPa主要環(huán)流特征為高原西側(cè)或西南側(cè)有南支槽，并且南支槽主體從高原南部東移，其槽前有西南急流風(fēng)速基本上達到20 m/s及以上。一般高原以北區(qū)域新疆一帶有低槽過境，少部分時候新疆西側(cè)有低渦。中高緯歐亞大陸形勢場分為2種：一種是寬廣的低壓槽區(qū)型，一般在貝加爾湖、烏拉爾山、西伯利亞或鄂霍次克海一帶有一個或多個低渦中心；另一種為一槽一脊型，以貝加爾湖為中心，其以西區(qū)域為脊，以東區(qū)域為槽，或者以烏拉爾山為中心，其以西區(qū)域為脊，以東區(qū)域為槽。200 hPa高原上空有急流帶，一般日喀則上空最大風(fēng)速為50 m/s以上，部分時段的最大風(fēng)速可達80 m/s。

3.3 高壓脊型

高壓脊型大風(fēng)最為少見，出現(xiàn)概率為6%，出現(xiàn)時間沒有特定的規(guī)律，但此類大風(fēng)天氣過程只出現(xiàn)在日喀則市南部區(qū)域。500 hPa主要環(huán)流特征為高原上空為高壓脊區(qū)，日喀則市受脊前偏北急流影響或高原受副熱帶高壓外圍偏東急流影響，日喀則市上空500 hPa上風(fēng)速較弱，僅為10 m/s左右。高原以北區(qū)域新疆一帶為弱脊控制或為平直的西風(fēng)帶。中高緯歐亞大陸形勢場分為2種：一種為兩槽一脊型，一般貝湖一帶為脊區(qū)，而烏拉爾山和東西比利亞一帶為槽區(qū)；另一種為寬廣的低壓槽區(qū)，一般中西伯利亞一帶有低渦中心。200 hPa環(huán)流場上，高原上空有高空急流帶時，日喀則市上空風(fēng)速可達80 m/s左右，而沒有高空急流帶時，日喀則市上空風(fēng)速僅為20～30 m/s。

4 結(jié)論

日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)西部地區(qū)明顯高于東部地區(qū)，聶拉木站和定日站年平均風(fēng)沙日數(shù)達到70 d以上，風(fēng)沙總?cè)諗?shù)中占比率最大為大風(fēng)，其次是揚沙，占比率最小的則為浮塵，年平均大風(fēng)日數(shù)西部地區(qū)明顯高于東部地區(qū)，年平均揚沙日數(shù)主要集中在日喀則市腹地，向四周呈逐漸減少的趨勢，年平均浮塵日數(shù)日喀則市所有站點均為0 d。

日喀則市年平均風(fēng)沙日數(shù)逐年變化呈0.06 d/10年增加趨勢，風(fēng)沙日數(shù)5年滑動平均線在1995、2012和2020年出現(xiàn)了峰值，在1990、2004和2015年出現(xiàn)了谷值。年平均大風(fēng)日數(shù)呈3.0 d/10年增加趨勢，年平均揚沙日數(shù)呈3.0 d/10年減少趨勢。

日喀則市風(fēng)沙逐月出現(xiàn)頻次分布不均，風(fēng)沙天氣主要集中在1—4月，而5—11月風(fēng)沙天氣較少。大風(fēng)和揚沙平均日數(shù)逐月分布情況與風(fēng)沙基本一致，而浮塵日數(shù)對總風(fēng)沙日數(shù)貢獻為0 d。

日喀則市的大風(fēng)類型主要有高原短波槽型、南支槽型和高壓脊型，其中高原短波槽型大風(fēng)在日喀則市出現(xiàn)概率為68%，主要集中在冬春季12月至翌5月以及秋末11月，南支槽型大風(fēng)在日喀則市出現(xiàn)概率為26%，主要集中在冬春季1—4月，高壓脊型大風(fēng)在日喀則市出現(xiàn)概率為6%，出現(xiàn)時間沒有特定的規(guī)律，但此類大風(fēng)天氣過程只出現(xiàn)在日喀則市南部區(qū)域。

參考文獻

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