鄭州市春季氣象條件與沙塵天氣關系研究

沈素芹，王若瑜

(1.重慶市氣象學會，重慶 4011047;2.重慶市氣候中心，重慶 401147)

1 引言

沙塵天氣(包括沙塵暴、揚沙、浮塵)是一種在中國北方春季頻發的災害性天氣，沙塵天氣對人類的活動會有不良影響，大風裹著的沙石、浮塵到處彌漫，所經之處空氣渾濁，嗆鼻瞇眼，可使呼吸道疾病發病人數猛增。沙塵天氣攜帶的大量沙塵蔽日遮光，天氣陰沉，造成太陽輻射減少，低能見度可維持幾小時到十幾個小時。另外，沙塵天氣對交通安全影響較大，能見度低使交通事故頻發，以至高速公路關閉，飛機不能正常起飛或降落，嚴重時可造成汽車、火車車廂玻璃破損甚至停運或脫軌。

氣象因子是產生沙塵天氣的必要條件［1］，在對常規氣象因子與沙塵天氣之間的關系研究中，許多學者用相關分析方法已得出一些有益的結論［2－6］。全林生等［7］指出沙塵天氣頻率與冬春季氣溫存在顯著的負相關。邱玉珺［8］指出風速、相對濕度是影響沙塵天氣的關鍵氣象因子。劉泉［9］等認為前一年夏秋降水量與春季沙塵天氣發生的頻次在年際變化上呈現較為明顯的反相關關系。趙景波［10］等認為溫度和降水對沙塵天氣有重要影響。

本文使用鄭州站1951—2011年61 a春季平均氣溫、春季降水、春季沙塵暴日數、春季揚沙日數和春季浮塵日數資料，以1961—1990年的平均值為基準氣候值，分析鄭州春季降水和氣溫變化與各類沙塵天氣變化的特征及其關系。

2 資料及方法

2.1 資料

采用鄭州站1951—2011年的逐日平均氣溫、逐日降水量及天氣現象，以各項目的月資料為基礎，形成鄭州市春季(3－5月)資料序列，進行鄭州市春季降水、溫度與沙塵天氣的變化分析。

2.2 使用方法

在分析氣溫、降水、沙塵(包括沙塵暴、揚沙及浮塵)天氣等要素的變化趨勢時，選用線性方程對原序列y進行擬合，即:

其回歸系數即反映了氣候變量的趨勢變化，即:

式中，a1可稱為氣候變量的傾向率或傾向度，a1×10即表示氣候變量每10 a的變化。

3 結果分析

3.1 春季降水特征

由圖1可以看出，近60 a鄭州市春季降水演變趨勢變化較為平穩，20世紀50—90年代前期降水量緩慢增加，進入90年代后期呈下降趨勢;1963—1964、1969、1973—1974、1979、1983、1985、1990—1992、1994、1998、2002、2008 降水量偏多，其中大于250 mm(濕年)有 5 a，最濕年為 1964年;1953、1955、1961—1962、1965、1968、1970—1972、1976—1978、1981、1984、1987—1989、1995—1996、2000—2001、2003—2005降水量偏少，其中小于50 mm(干年)有6 a，最干年為2001年，比近30 a均值偏少90%。

圖1 鄭州市歷年春季降水演變圖

表1 近60 a鄭州市春季沙塵日數、平均溫度、平均降水量年代際變化

由表1可以看出，20世紀后50 a，鄭州市春季降水年代際變化不明顯，21世紀初的前8 a平均較20世紀90年代的平均降水量減少33.2 mm(即減少2.5成)，降幅較為明顯。

圖2 鄭州市歷年春季溫度演變圖

3.2 春季溫度特征

由圖2可以看出，近60 a鄭州市春季溫度呈明顯上升趨勢，尤以20世紀90年代以后的升溫最為明顯。60 a來，最暖年為2008年，比30 a均值偏高2.8℃，最冷年為 1991年，比前 30 a均值偏低2.0℃。

由表1可以看出，20世紀后60—80年代，鄭州市春季溫度年代際變化不明顯，20世紀后60 a較50年代偏高0.7℃，21世紀初的前8 a平均較20世紀90年代的平均溫度偏高1.6℃，升幅較為明顯。

3.3 春季沙塵天氣氣候特征

由圖3可以看出60多年來鄭州市春季的沙塵發生頻率呈現出波動遞減趨勢，減少幅度較為明顯，平均每10 a減少4次以上。

圖3 鄭州市歷年沙塵天氣演變圖

由表1可以看出，20世紀50—70年代，沙塵發生頻率變化不明顯，80年代以后沙塵天氣發生頻率明顯減少。

60多年來，鄭州市春季沙塵暴、揚沙、浮塵天氣等3種沙塵天氣的演變趨勢差別較大(圖略)。

鄭州市春季沙塵暴天氣主要集中在20世紀50—60年代，占總發生次數的79.5%，其中發生頻率超過10次的年份有4 a，發生頻率最高的是1969年，共12次。

揚沙天氣主要集中在20世紀50—70年代，占總發生次數的70.0%，20世紀80年代以后呈遞減趨勢，2000—2001年揚沙天氣明顯增多，近60 a中，揚沙發生頻率在15次以上的年份有20 a，發生頻率最高的是1953年共21次，其次是1961年和1968年為20次。

浮塵天氣主要集中在20世紀50年代、60年代后期至70年代末，占總發生次數的74.5%，20世紀80年代后期以后呈遞減趨勢，2000—2002年浮塵天氣明顯增多，近60 a中，浮塵發生頻率在15次以上的年份有5 a，發生頻率最高的是1966年和1976年共19次。

3.4 春季降水、溫度與沙塵天氣的關系

通過分析近60 a中鄭州市春季沙塵天氣頻次較高的20 a與平均溫度、降水、降水日數的關系(表2)可以發現，鄭州市春季沙塵天氣的頻次與春季降水和溫度有比較好的對應關系，春季溫度低，降水量小，降水日數少，發生沙塵天氣的頻次越高，如1953、1966、1968 和1976 年。

4 小結

①近60 a鄭州市春季降水演變趨勢變化較為平穩，20世紀50年代到90年代前期降水量緩慢增加，進入90年代后期呈下降趨勢;近60年鄭州市春季溫度演變趨勢呈明顯上升趨勢，尤以20世紀90年代以后的升溫最為明顯。

表2 近60 a中鄭州市春季沙塵天氣頻次較高的20 a與平均溫度、降水、降水日數的關系

②鄭州市春季的沙塵發生頻率呈現出波動遞減趨勢，減少幅度較為明顯，平均每10 a減少4次以上，20世紀50—70年代，沙塵發生頻率變化不明顯，80年代以后沙塵天氣發生頻率明顯減少。各種沙塵天氣發生集中時段和演變趨勢略有不同。

③鄭州市春季沙塵天氣的頻次與春季降水和溫度有比較好的對應關系，降水日數多，沙塵暴次數少;降水量大，揚沙次數少;春季溫度低，降水量小，降水日數少，發生沙塵天氣的頻次越高。

［1］楊德保，尚可政，王式功.沙塵暴［M］.北京:氣象出版社，2003:3，39.

［2］劉景濤，鄭明倩.華北北部特強沙塵暴的氣候特征［J］.氣象，1998，24(2):39－44.

［3］周自江，王錫穩，牛若蕓.近47 a中國沙塵暴氣候特征研究［J］.應用氣象學報，2002，13(2):193－200.

［4］魏文壽，高衛東，史玉光，等.新疆地區氣候與環境變化對沙塵暴的影響研究［J］.干旱區地理，2004，27(2):137－141.

［5］張杰，郭鈮，荻瀟泓.西北地區東部冬季降水與次年沙塵暴發生的關系［J］.中國沙漠，2004，24(5):603－606.

［6］達布希拉圖，趙春生.氣象因子對內蒙古沙塵暴頻率的影響［J］.大氣科學，2004，28(6):828－834.

［7］全林生，時少英，朱亞芬，等.中國沙塵天氣變化的時空特征及其氣候原因［J］.地理學報，2001，56(4):477－485.

［8］邱玉珺，牛生杰，鄒學勇，等.沙塵天氣頻率與相關氣象因子的關系［J］.高原氣象，2008，27(3):637－643.

［9］劉泉，李鐵松.我國沙塵天氣的時空分布和成因分析［J］.干旱區研究，2004，21(4):461－465.

［10］趙景波，杜娟，黃春長.沙塵暴發生的條件和影響因素［J］.干旱區研究，2002，19(1):58－62.