1970—2012年西安市高陵區(qū)風(fēng)速變化趨勢(shì)分析

[摘 要] 利用1970-2012年陜西省西安市高陵區(qū)風(fēng)速歷史資料，統(tǒng)計(jì)分析高陵區(qū)近43 年的風(fēng)速變化特征，結(jié)果表明：近43 年高陵區(qū)年和春、夏、秋、冬季平均風(fēng)速及日平均風(fēng)速均呈下降趨勢(shì)；夏季日平均風(fēng)速變化不明顯，其他季節(jié)變化均較顯著，冬季平均風(fēng)速降幅明顯大于春季。高陵區(qū)風(fēng)速變化趨勢(shì)與西安市污染物指標(biāo)升高趨勢(shì)有負(fù)相關(guān)性，借助風(fēng)速變化分析，深入擴(kuò)展其他相關(guān)氣象因子研究，以便為高陵區(qū)農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)服務(wù)。

[關(guān)鍵詞] 風(fēng)速；變化特征；高陵區(qū)

[中圖分類號(hào)] P467 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2017）14-92-2

選取1970-2012年陜西省西安市高陵區(qū)多年風(fēng)速觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)識(shí)近43 年高陵區(qū)風(fēng)速變化規(guī)律，提高當(dāng)?shù)貧庀鬄?zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平，特別是受到異常風(fēng)速影響造成的極端大風(fēng)條件下?lián)p壞大棚導(dǎo)致的霜凍害、低溫冷害等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，以及誘發(fā)性極端天氣氣候事件的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供歷史依據(jù)，也對(duì)當(dāng)?shù)亻_(kāi)展物候期變化的研究有著積極的支撐作用。其次，春冬季的霧霾浮塵污染問(wèn)題已成為阻礙大西安經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展的瓶頸之一，高陵區(qū)作為西安市上風(fēng)區(qū)，研究該區(qū)域風(fēng)速變化有助于掌握西安地區(qū)40 年因風(fēng)力變化對(duì)污染物凈化能力演變趨勢(shì)的了解。

1 研究區(qū)概況

高陵區(qū)位于陜西省關(guān)中平原腹地，地處西安市北部，境內(nèi)一馬平川，是一片充滿希望的投資熱土。東西長(zhǎng)20.55 km，南北寬20.10 km，素有關(guān)中“白菜心”之稱。因境內(nèi)有奉正塬，塬體高隆，稱塬為陵，故名高陵。境內(nèi)有唐昭慧塔、李晟碑、東渭橋遺址等古文化遺跡，建于秦孝公12年（公元前350年）。高陵區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。最高溫度41.4 ℃，最低氣溫-20.8 ℃，年平均氣溫13.2 ℃，無(wú)霜期212 d，年平均日照時(shí)間2 247.3 h，年降水540 mm左右，其中高陵區(qū)災(zāi)害性天氣影響突出，低溫、寡照、大風(fēng)、暴雪等氣象災(zāi)害的危害常造成大面積減產(chǎn)，甚至毀棚絕收。

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

選取1970-2012年高陵區(qū)臺(tái)站逐年逐月平均風(fēng)速、最高大風(fēng)速觀測(cè)資料，經(jīng)計(jì)算得出逐年平均風(fēng)速、各季平均風(fēng)速、年極端最高與最低氣溫、日平均最高與最低氣溫及43 年氣溫累積距平值。其中，每年的3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季，12月至翌年2月為冬季。

2.2 研究方法

利用線性傾向估計(jì)對(duì)1970-2012年高陵區(qū)年、季平均風(fēng)速作年際和年代際變化趨勢(shì)分析。然后，采用累積距平法對(duì)各風(fēng)速序列進(jìn)行突變檢測(cè)。

2.2.1 線性傾向估計(jì)。用yi表示n的某一風(fēng)速變量，用xi表示yi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立yi與xi之間的一元線性回歸方程，見(jiàn)公式（1），其含義是用一條合理的直線表示y與時(shí)間x之間的關(guān)系。

如圖1所示為高陵區(qū)四季風(fēng)速線性傾向估計(jì)圖，其中1表示1970年，40表示2009年。年度y=-0.016 1x+2.395 7，R2=0.175 0；冬季y=-0.030 4x+2.805 2，R2=0.312 8；春季y=-0.009 3x+2.095 7，R2=0.064 4；夏季y=-0.038 3x+2.950 0，R2=0.653 0；秋季y=-0.009 1x+2.028 6，R2=0.073 5。顯著性檢驗(yàn)可確定其顯著性水平α，當(dāng)|γ|>γα，說(shuō)明y隨著時(shí)間x的線性變化而出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)。反之，其變化趨勢(shì)則不明顯。在此研究過(guò)程中，y代表的是風(fēng)速，單位為m/s；x為年份或年代際序列，單位分別為年。

2.2.2 累積距平法。累積距平是通過(guò)曲線直接對(duì)變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷的，這種方法比較常用。當(dāng)曲線上升時(shí)，說(shuō)明距平值是增加的，曲線下降則說(shuō)明距平值出現(xiàn)了減小，曲線呈現(xiàn)出的上下波動(dòng)變化，可作為長(zhǎng)期顯著演變趨勢(shì)及持續(xù)性變化的判斷依據(jù)，從中還可以對(duì)突變的大致時(shí)間進(jìn)行確定。具體計(jì)算公式如下：

[xt=i=1nxi-x-x-=1ni=1nxi]（表示43 年風(fēng)速均值的偏離程度及變化趨勢(shì)）

2.2.3 西安市六區(qū)縣43 年霧霾情況統(tǒng)計(jì)。表1為西安市六區(qū)縣43年霧霾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，圖2為西安市六區(qū)縣43 年年平均霧霾日數(shù)，分析可知，西安市城區(qū)年霧霾日數(shù)相對(duì)于周邊區(qū)縣有減少趨勢(shì)，西安風(fēng)向上游高陵則霧霾天氣則不斷增多，結(jié)合高陵風(fēng)速年際變化，冬季為西安地區(qū)霧霾高發(fā)時(shí)段。

3 結(jié)論

①高陵區(qū)作為西安市春冬季的上風(fēng)區(qū)，無(wú)論年際變化還是年代際變化，1970-2012年高陵區(qū)年和春、夏、秋、冬季平均風(fēng)速及日平均風(fēng)速均呈下降趨勢(shì)，分別以-0.016 0、-0.030 0、-0.009 3、-0.009 1和-0.038 3的變化率下降。除夏季日平均風(fēng)速變化不明顯外，其他季節(jié)變化均較為顯著。由于冬季平均風(fēng)速降幅明顯大于春季，這與人們現(xiàn)實(shí)生活對(duì)風(fēng)速變化的感知相接近，可為以后更為詳細(xì)地開(kāi)展物候年較差的研究提供數(shù)據(jù)支持。

②高陵區(qū)風(fēng)速變化趨勢(shì)與西安市污染物指標(biāo)升高趨勢(shì)有負(fù)相關(guān)性，這是對(duì)今后在研究大氣污染方面問(wèn)題需要考慮的問(wèn)題，是在自然與人為因素共同影響下的后果。當(dāng)前要發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)，更要重視霧霾等污染天氣變化規(guī)律和帶來(lái)的不良后果，找出減少霧霾等大氣污染的有效途徑，這在發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)方面意義重大。研究地方性風(fēng)速變化特征，并由此進(jìn)一步深入了解掌握相關(guān)氣象因子，有助于做好高陵區(qū)農(nóng)業(yè)氣象資源開(kāi)發(fā)利用，開(kāi)展農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃，提高農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)服務(wù)水平，提升農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力，促進(jìn)地方農(nóng)業(yè)可持續(xù)良性發(fā)展。