吐魯番市視程障礙類天氣現象分布特征及判別條件

鐘海英

摘 要：對吐魯番市五個國家級地面氣象觀測站歷史氣象資料進行分析，找出吐魯番視程障礙天氣現象時空分布特征，以及出現視程障礙天氣現象時對應的溫度、濕度、風等要素變化特征，找出適合本地主要視程障礙現象的判別條件，為進一步完善視程障礙現象自動觀測提供參考依據，從而為做好預報服務和防災減災工作提供第一手準確的觀測資料打好基礎。

關鍵詞：吐魯番市；視程障礙現象；特征；判別條件

《地面氣象觀測規范》中將視程障礙天氣現象分為霧、輕霧、浮塵、揚沙、沙塵暴、霾六種影響能見度的天氣現象。 新疆自2014年1月1日地面氣象觀測業務調整工作，對于實現能見度自動觀測的臺站，視程障礙天氣現象均由地面測報業務軟件自動判別，取消該類天氣現象人工觀測，為地面觀測業務天氣現象實現自動化觀測邁出了第一步。

本文通過對吐魯番市五個國家級自動氣象站視程障礙現象30年標準氣候平均值分析此類現象的時空分布特征，并對2008—2015年出現視程障礙現象溫度、濕度、風等相關要素的統計分析，找出適合本地主要視程障礙現象的判別條件，為進一步完善視程障礙現象自動觀測提供參考依據，從而為做好預報服務和防災減災工作提供第一手準確的觀測資料打好基礎。

一、資料來源和處理方法

本文選取吐魯番市5個國家級地面氣象觀測站1981-2010年30年逐月視程障礙現象資料和2008—2015年逐分鐘氣象資料，吐魯番火焰山以南的站有吐魯番、托克遜、東坎，統稱為山南，火焰山以北的站有鄯善一個站，統稱為山北，而庫米什處于吐魯番盆地南面海拔較高的邊緣。

處理方法：1、統計五個站視程障礙現象歷年（1959-2015年）出現日數，計算出30年標準氣候平均值作為分析時空分布的基礎；2、計算各站近30年視程障礙現象出現日數四季標準氣候平均值（春季3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12-2月），分析季節變化；3、對2008-2015年出現視程障礙現象時溫度、濕度、風等要素進行統計分析，依據《地面氣象觀測規范》規定，氣象日界為20時，在統計視程障礙現象時，為保證天氣現象的完整性，如果某次現象沒有間斷時，無論持續幾天，均按一次過程處理統計其對應的氣象要素，當某次天氣現象在一天反復出現幾次時，也按一次過程對待，對于一般站和2012年4月以后的國家基本站夜間不守班時段內出現的現象，如果只出現在夜間，則不統計天氣現象和相關數據，如果現象從夜間持續到白天或從白天持續至夜間，均只統計白天08—20時之間的相關數據，其中和視程障礙現象對應的氣象要素中，24小時變溫取視程障礙現象出現時間所對應的第一分鐘的變溫。

二、吐魯番市視程障礙天氣現象的時空分布特征

1.吐魯番市各站視程障礙天氣現象累年分布

分析吐魯番市各站視程障礙天氣現象發現，霾在各站的歷史記錄中幾乎沒有出現；霧和輕霧各站時間分布上沒有太大的變化，空間分布較為相同，出現霧、輕霧日數多時，各站均多，出現霧、輕霧日數少時，各站均少；浮塵、揚沙和沙塵暴在時間分布上均存在逐年遞減趨勢，其中浮塵遞減最大，尤其是托克遜站遞減率達到20.348日/10年，揚沙遞減率最大的也是托克遜，為4.618日/10年，而沙塵暴遞減率最大的是處于吐魯番盆地最低點的東坎站，為6.583日/10年，浮塵、揚沙和沙塵暴空間分布十分一致，即從地勢較高的山北鄯善向地勢相對較低的山南（東坎、托克遜和吐魯番）依次增多，庫米什站則處于山南和山北之間。

2.視程障礙天氣現象的年平均分布

分析吐魯番市各站視程障礙天氣現象，吐魯番市浮塵年平均日數變化范圍在2-103日，其中山南的三個站出現浮塵日數占全吐魯番市的85%，吐魯番站（浮塵日數最多）年浮塵日數是庫米什（浮塵日數最少）6倍多；揚沙年平均日數變化范圍為5-44日；沙塵暴年平均日數變化范圍為2-16日，其中位于盆地最低點的東坎站沙塵暴年平均日數占全吐魯番的59%；霧和輕霧年平均日數變化范圍為0.2-1.4日，全市各站霧和輕霧的時空分布較為一致。

3.視程障礙天氣現象的季節變化

記錄數據資料顯示，各站浮塵天氣存在很強的季節性，除托克遜站以外，各站春季浮塵日數均占全年平均的50%，春秋兩季浮塵日數占全年平均的70%以上，托克遜站冬季和春季浮塵出現較多，占全年平均的77%；揚沙和沙塵暴主要出現在春、夏兩季，夏季主要占全年的近50%，春夏兩季占全年80%-90%，且地域性較強，主要出現在山南站，占全市年平均日數的80%-86%；輕霧和霧集中在冬季，占全年的94%，且各站時間分布較為一致。

三、吐魯番市視程障礙現象所對應的氣象要素變化特征

根據視程障礙天氣現象的定義，出現視程障礙天氣現象最主要的變化要素是能見度，同時，10分鐘平均風速、相對濕度和24小時變溫的變化與視程障礙類天氣現象密切相關，故在這里主要分析它們之間的變化關系。

1.出現浮塵時各氣象要素的變化

依據記錄數據資料可知，出現浮塵時10分鐘平均風速均小于5m/s，風速主要集中于1—3m/s之間；10分鐘最大風速普遍小于6m/s，主要集中在2—5m/s之間；相對濕度普遍在40%以下（個別>40%的為當時有降水出現），主要集中在10—30%之間；24小時變溫普遍小于5℃，主要集中在3℃左右。

2.出現揚沙時各氣象要素的變化

根據記錄數據資料顯示，發生揚沙時10分鐘平均風速普遍大于6m/s，除托克遜以外，風速普遍主要集中于5—10m/s之間；相對濕度普遍在30%以下（個別>40%的為當時有降水出現），主要集中在10—25%之間；除托克遜外，24小時變溫普遍小于5℃，主要集中在4℃左右。

3.出現沙塵暴時各氣象要素的變化

從表2可看出，出現沙塵暴時各站相對濕度均很小，平均在22%；24小時變溫較為劇烈，最大變溫可達24.9℃；風速較大是出現沙塵暴的典型特征，10分鐘平均風速普遍在10m/s，最大可達30m/s以上。

4.出現霧和輕霧時各氣象要素的變化

從表1可見，出現霧和輕霧的氣象條件與定義非常符合，風速普遍為微風，處于2m/s以下；相對濕度較大，普遍大于80%；山北站鄯善和山區站庫米什24小時變溫較大，而山南三個站點變溫較為平緩。

四、吐魯番市視程障礙判別條件

通過對吐魯番市五個站視程障礙類天氣現象的特征分析和與之對應的氣象要素的相關性分析，得出了吐魯番市視程障礙類天氣現象的判別條件，并將判定條件在一個站點進行了為期兩個月的檢驗，發現使用2008-2015年的三個相關要素所對應的變化值作為判定條件有一定的局限性，于是，又延長了歷史資料不斷調整完善，最終得出浮塵、揚沙和沙塵暴，霧、輕霧和霾的判定條件（見表2和表3）分別在五個國家級站點正式應用，提高了地面業務系統自動識別視程障礙類天氣現象的準確率。

五、結語

1.吐魯番市主要的視程障礙現象為浮塵和揚沙、沙塵暴，近30年在逐年減少；冬季偶爾出現霧和輕霧；開始使用能見度傳感器以前沒有記錄過霾天氣現象。

2.吐魯番市的浮塵、揚沙和沙塵暴空間分布十分一致，都表現為從地勢較高的山北鄯善向地勢相對較低的山南（東坎、托克遜和吐魯番）依次增多，庫米什站則處于山南和山北之間。

3.吐魯番市視程障礙現象發生的季節性較強，浮塵主要發生在春、秋季，而揚沙主要發生在春、夏兩季，霧霾主要出現在冬季。

4.自動判別視程障礙現象的要素最主要的是能見度，其次是風速、24小時變溫和相對濕度，并附加季節性變化。

5.對霾的判別單純采用氣象條件還不夠完善，尚需要引入環保數據PM10和PM2.5的值作為判別條件進行綜合判別霾。

參考文獻：

[1]《地面氣象觀測規范》 中國氣象局 氣象出版社.

[2]地面集成觀測業務軟件（ISOS）視程障礙綜合判別算法 溫博.

[3]鄭樂娟、張志軍等，《吐魯番盆地近30年沙塵聽愛情分布特征》，新疆氣象，2013年第2期.endprint