近10年青海南部地區風的氣候特征分析

洪卓華

（果洛州氣象局，青海 果洛州 814000）

風是最重要的氣象要素之一。氣象上把瞬時風速≥17.0 m/s或風力≥8級的風定為大風，而把某一日中有大風出現，稱為大風日[1]。青南地區年風速大，大風日數多。大風天氣的危害極大，經常引起浮塵、揚沙、沙塵暴等災害性天氣，嚴重時甚至會給人們造成生命財產損失。1984-03-13T 00：00—02：00，達日縣刮12級大風（風速達33 m/s），縣、鄉機關住房204間，牛糞房196間被刮毀，同時，刮走了455頂帳房和家什，刮斷電線桿4根，砸傷1人，造成的直接經濟損失約14萬元[2]。近年來，大風的氣候變化受到研究者的廣泛關注。王遵婭等[3]對風速的變化研究表明，幾乎整個中國的風速呈顯著減小的趨勢，西北西部最明顯，該區域20世紀90年代的平均風速比20世紀50年代減小約29%.姚正毅等[4]、苗愛梅等[5]、張智等[6]分別對甘肅河西、山西、寧夏的大風日數的時空分布特征及其對沙塵天氣的影響進行了統計分析。李耀輝等[7]認為，大風日數的空間分布與地形有很大關系，青藏高原極易出現大風；張占峰等[8]通過對柴達木盆地平均風速與大風日數的研究，揭示了柴達木盆地的平均風速，大風日數年、季、年代際變化均呈下降趨勢。青海南部地區（以下簡稱“青南地區”）包括青海省玉樹州、果洛州、黃南州南部地區，平均海拔高度4 000 m以上，土地貧瘠，自然環境惡劣，區域內氣候狀況差異極大。因此，研究此類特殊地形下風速的氣候變化特征，不僅能為風能的開發利用、大風的防災減災提供必要的科學依據，還能為加深對氣候變暖背景下高原氣候響應的理解，為氣候變化研究提供參考。

1 資料來源及分析方法

資料來源：本文選用青南地區14站2008—2017年的逐月平均風速、最多風向、極大風速、同時風向和大風日數資料以及近30年（1981—2010年）的統計資料，應用氣候傾向率、相關性等方法對近10年青南地區的風進行了系統的研究分析。

2 平均風速的變化特征

2.1 青海南部地區14站平均風速分析

青南地區14站近10年平均風速為2.0 m/s，其中，年平均風速最大的是澤庫，瑪多年平均風速達2.8 m/s，而年平均風速最小是班瑪，為1.2 m/s。如圖1所示，從月平均風速看，近10年月平均風速最大出現在2月、3月，平均風速為2.4 m/s；最小值出現在9月、10月，為1.7 m/s；3—9月風速是逐漸減小的時期，而10月至次年2月風速則逐漸增大。

圖1 近10年青南各站月平均風速

2.2 青南地區14縣平均風速的年際變化

氣候傾向率反映平均風速的變化幅度，將平均風速的趨勢變化用一元線性方程表示，即：

式（1）中： wi為平均風速；ti為時間（即2008—2017年）；a1為線性趨勢項，a1×10表示平均風速每10年的氣候變化率。

圖2 青南地區平均風速年際變化

從圖2中可以看出，青南地區年平均風速隨時間變化呈波動減小趨勢，但變化不太明顯，近10年僅減小了0.03 m/s。如表1所示，從各站的年平均風速氣候傾向率看，瑪沁、甘德、久治、河南、澤庫近10年平均風速呈減小趨勢，其余各站呈增加趨勢。減小趨勢最明顯的是甘德，10年減小了0.73 m/s；增加最明顯的是玉樹，10年增加了0.52 m/s。

表1 青南各站年平均風速氣候傾向率

3 青南地區最多風向分析

如表2所示，通過對近10年青南14縣最多風向的統計分析，發現最多風向為靜風（C平均風速≤0.3 m/s）的站有曲麻萊、玉樹、甘德、班瑪，10年分別出現了101次、169次、131次和176次。從曲麻萊、玉樹、甘德、班瑪的年次多風向和其余各站的年最多風向看，雜多、達日盛行南風和西南偏南風，瑪多、河南和久治為偏東風和東北風，其余各地則為偏西風、西北風。通過對近10年青南14縣各月最多風向的統計分析，發現10月至次年5月青南各站以偏西風為主，6—9月以偏東風為主，如圖3、圖4所示。10月至次年5月平均西風35次，西北偏西風26次，西北風11次，西南偏西風6次；6至9月平均東風13次，東南偏東風9次，東北偏東風8次。

表2 近10年青南各站最多風向

圖3 青南地區10月至次年5月風向平均頻率

圖4 6—9月青南風向平均頻率

4 青南地區大風分析

4.1 年大風日數的分布及年際變化

把14個站用相關聚類分析方法分區，先求出青南14站大風日數相關系數，檢驗相關系數臨界值表，自由度?為8時，r0.05的臨界相關系數為0.631 9，r0.01的臨界相關系數為0.764 6.當相關系數大于0.631 9時，在0.05水平相關顯著；當相關系數大于0.764 6時，在0.01水平相關顯著。從表3中可以看出，大部分站之間的相關性（**.在0.01水平（雙側）上顯著相關，*.在0.05水平（雙側）上顯著相關）較好，這說明青南各站大風日數年際分布具有較好的相似性。大風日數的相似性反映了其動力機制、發生概率和影響程度上的一致性。根據近10年大風日數的相似性對14個站進行區域劃分，分區結果表明，青南地區的年大風日數可分為南部區域和北部區域，南部區域包括囊謙、班瑪、久治，北部區域包括其余的11站，這與地理位置的分區一致。通過對各站近10年來大風日數的統計得出，南部區域年平均大風日數小于等于20 d，其中，囊謙僅為18 d；北部區域年平均大風日數在26 d以上，其中，達日年平均大風日數達62 d，為青南地區大風最多的地區，其次，瑪多達54 d。2008—2017年青南地區大風日數以每年0.8 d的趨勢在減少。

表3 青南14站大風日數相關性

表4 青南14站近10年與近30年極大風速對比（單位：m/s）

4.2 極大分速及同時風向

近10年來，青南地區極大風速以每年2 m/s的趨勢在減小。其中，2月最易出現極大風速，瑪沁、瑪多、曲麻萊、甘德、達日、班瑪的極大風速均出現在2月。2012-02-27，甘德出現了青南地區近10年來的極大風速，達33.8 m/s。極大風速的同時風向多以西北偏西風為主。

5 青南地區近10年與近30年風的變化分析

通過普查近30年（1981—2010年）青南地區的平均風速、最多風向、極大風速、同時風向、大風日數等資料，并與近10年的相應資料比較分析發現，近10年與近30年青南14站平均風速都為2.0 m/s，平均風速無變化。就單站而言，玉樹、治多、雜多、囊謙、班瑪5站近10年平均風速增大了0.1～0.3 m/s不等，其余各站均有所減小。從月份的變化情況看，2月、11月平均風速有增加外，其余各月都是減小的。近30年最多風向資料大部分站點不完整，從僅有的資料與近10年的最多風向資料對比分析看，無論是月最多風向，還是單站點年最多風向，變化不大。

如表4所示，近10年極大風速與近30年極大風速相比較，極大風速除了班瑪、清水河、曲麻萊減小外，其余各站都明顯增加（瑪沁、久治、河南、雜多等站的極大風速相同，但均出現在近10年間，說明這4站的極大風速也是增加的）。青南地區近30年極大風速33.4 m/s出現在12月份的清水河站。近30年，每個站的年極大風速出現的時間比較分散，12個月均有出現，但近10年卻多出現在2月。同時風向近30年多西北風，而近10年多西北偏西風。如圖5所示，從大風日數的變化看，青南地區近30年平均大風日數玉樹最少，為22 d；曲麻萊最多，為83 d，年平均大風日數以每年1.7 d的趨勢在減少。與近10年的情況相比較，青南地區14站中年平均大風日數，班瑪、玉樹分別增加了2 d、4 d，其余12個站趨于減少，減少幅度在4～36 d之間，其中，曲麻萊年平均大風日數減少了36 d，為青南地區大風日數減少最多的站。

圖5 近10年與近30年青南各站大風日數

6 結論

青南地區14站近10年平均風速為2.0 m/s，其中，年平均風速最大的是澤庫、瑪多，最小是班瑪，為1.2 m/s。近10年月平均風速最大出現在2月、3月，最小值出現在9月、10月；3—9月是風速逐漸減小的時期，而10月至次年2月則是風速逐漸增加的時期。青南地區年平均風速隨時間有呈波動減小的趨勢，但變化不太明顯?，斍?、甘德、久治、河南、澤庫近10年平均風速呈減小趨勢，其余各站呈增加趨勢。減小趨勢最明顯的是甘德，10年減小了7.3 m/s；增加最明顯的是玉樹，10年增加了5.2 m/s。

近10年，曲麻萊、玉樹、甘德、班瑪4站最多風向為靜風，雜多、達日盛行南風和西南偏南風，瑪多、河南和久治為偏東風和東北風，其余各地則為偏西風、西北風。10月至次年5月，青南各站最多風向以偏西風為主，6—9月以偏東風為主。

根據年大風日數相關性，青南地區可分為包括囊謙、班瑪、久治的南部區域和包括其他各站的北部區域。南部區域年平均大風日數小于等于20 d，北部區域年平均大風日數在26 d以上。近10年，青南地區大風日數以每年0.8 d的趨勢在減少。

近10年來，青南地區極大風速以每年2 m/s的趨勢減小。2月最易出現極大風速，極大風速的同時風向多以西北偏西風為主。

近10年與近30年，青南14站平均風速無變化，除了2月、11月平均風速有增加外，其余各月都是減小的。近30年與10年的最多風向變化不大，極大風速的班瑪、清水河、曲麻萊減小，其余各站都明顯增加。近30年，每個站的年極大風速出現時間比較分散，但近10年卻多出現在2月，同時，風向近30年多西北風，而近10年多西北偏西風。近30年，大風日數以每年1.7 d的趨勢在減少。與近10年的情況相比，青南地區14站中，年平均大風日數班瑪、玉樹分別增加了2 d、4 d，其余12個站趨于減少，減少幅度在4～36 d之間，其中，曲麻萊年平均大風日數減少了36 d，為青南地區大風日數減少最多的站。