石河子121團多年大風特征分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000) 蒲云錦

大風造成的災害主要是由風的壓力引起，有時大風常常伴隨冰雹、暴雨災害，加劇了對農作物的危害。我國氣象臺以平均風力達到8級或其以上作為發布大風的標準，新疆氣象臺以兩分鐘平均風速10.8m/s或瞬時風速≥17m/s，相當于6級以上作為發布大風的標準。某一日中有大風出現，稱為大風日。大風除了在地表裸露的沙塵源地及其附近形成沙塵暴災害以外，還能使土壤風蝕、沙化，對作物和樹木產生機械性損害，破壞生態環境，危害農業生產[1-10]。在農作物的旺盛生長時期，4～5級的風就能給農作物帶來危害，6級以上大風對農業生產、塑料大棚、高層建筑施工、交通、通信等有一定影響，特別是8 級以上大風，將對國民經濟建設和人民生命財產造成較大危害。因此，深入研究地處沙漠邊緣、環境相對惡劣的石河子121團的大風，揭示其區域分布特點、變化規律、形成機理，對于防災減災，合理利用氣候資源，改善石河子121 團地區生態環境是很有價值的。

資料選取石河子121 團氣象站1961～2018年的大風觀測資料，該站為國家一般氣候站，三次觀測，夜間不守班。

1 大風的變化特征

1.1 大風的年變化

石河子121 團的大風日數之多寡，與當地的地形、地勢、植被、下墊面性質等關系密切。風是由于空氣受熱或受冷引起的從一個地方向另一地方產生移動的結果。下墊面性質不同，對風的作用也不同，如城市、森林、冰雪覆蓋的地方由于其熱力與動力特征不同對風的作用也不同，光滑地面或摩擦力小的地面使風速增大，粗糙的地面使風速減小。城市化的發展一方面改變了下墊面的熱力學性質，另一方面城市密集高大的建筑物和附近的高山都是氣流通行的障礙物，使大風受阻導致風速減小。

圖1 石河子121團1961～2018年大風發生次數的年變化

圖1 給出石河子121 團站從1961 年起至2018年的歷年大風發生次數，由圖1可知，該站自有大風記錄以來，大風發生頻數總體呈逐年下降趨勢，下降系數為0.0 183 次/年。58 年來，石河子121 團大

風日數多集中在70和80年代。58年中出現大風日數是199d，年平均大風日數為4.0d，最多年出現在1961年，為15d。1966年、1969年、1991年、1994年、1999 年和2000 年，石河子121 團沒有出現大風天氣。

1.2 大風的月變化

圖2 石河子121團大風累計各月出現次數

石河子121 團的大風主要出現在夏季各月，其次是春季，秋季較少，冬季沒有出現過大風。由圖2可知，4～7月石河子121團大風出現次數較多，尤其是5 月、6 月的大風次數為全年最多，4 月次之，7 月份以后大風出現次數明顯下降，11月到次年3月沒有出現過大風。春夏季大風發生頻率高，除了與該地區一年之中以春季風速為最大有關外，還與該地春夏季天氣過程頻繁有關系。

1.3 大風的日變化

圖3 為石河子121 團大風出現時刻的統計圖，石河子121團大風日變化特點是：大風多出現在13:00以后，下午19:00左右減少，16:00～18:00是大風出現次數最多的時段。這是由于白天太陽輻射加強，地面逐漸增溫，午后地面溫度最高，有利于高空動力下傳和氣旋加深形成大風。

圖3 石河子121團大風出現時刻統計

1.4 大風的風向變化

表1 1961～2018年石河子121團大風風向出現頻率

表1 是58 年來石河子121 團大風風向統計表，石河子121 團的大風風向主要有六個方位，以西北風居多，占總數的31%，其次是北西北和西西南，各占總數的21%，出現西風的頻率居第三位，之后是西西北和南風。

2 大風特征分析

通過對石河子121團58年（1961～2018年）出現大風的天氣環流形勢和天氣特征綜合分析歸類，可以把石河子121 團的大風分為三類：冷鋒過境型大風、熱力對流型大風和動量下傳型大風。其中以冷鋒過境型大風出現次數居多，占大風總數的82%，其次為動量下傳型大風，占大風總數的10%，熱力對流型大風占大風總數的8%。

2.1 冷鋒過境型大風

此型大風多為偏北風，主要是泰梅爾半島和西西伯利亞的冷空氣沿高壓脊脊前偏北氣流進入石河子121 團（圖4a），本地的地面冷鋒三小時變壓大于3hpa，冷鋒前后有一定的溫度差，并且高空有強的冷平流。這類多出現在春秋季節，大風在北方或西北方冷空氣入侵的同時，還會伴有降水、降溫，這是因為暖空氣被冷空氣抬起而迅速上升凝云致雨的緣故。

2.2 動量下傳型大風

這類大風主要出現在夏季，是高空動量下傳造成的，在高空500hpa 本地一般為暖脊控制（圖4b）。石河子121 團地區出現的此類大風來勢迅猛，一兩個小時即可伸展數十至數百公里，有明顯的日變化，多數出現在午后12～19時，最大風速往往出現在地面溫度最高、空氣對流擾動最旺盛的15～17時，此后風勢隨溫度下降而減弱，待至日落即告平息。它通常是與對流層中層強的西北風帶在該地建立相聯系，在刮大風時氣壓變化平穩，甚至是負變壓，而不象冷鋒過境大風造成氣壓猛升，起風時間和停止時間與氣溫日變化有關。

2.3 熱力對流型大風

通常是西北氣流上短波槽東南下而產生的偏西大風（圖4c），多出現在春夏季節，由地方性積雨云而產生的大風，源于對流層中下層西北氣流上短波槽的東南下和低層大氣的層結不穩定。春夏季地面受熱強烈，大氣對流旺盛，上升氣流達到凝結高度形成積云，如對流繼續發展，積云將會發展成積雨云。這種大風與積雨云相伴而生，所以也稱積雨云大風，往往同時發生雷電和陣性降水。這種熱力對流積雨云大風具有明顯的日變化，且歷時短，多出現于午后氣溫上升最高的時候，一般歷時數分鐘至數十分鐘，風區范圍也較小，風向隨積雨云底的移動而變化。

圖4 石河子121團大風天氣的500hpa溫壓場配置圖（實線為高度場，虛線為溫度場）

3 大風預報的著眼點及防御措施

3.1 大風預報的著眼點

從高空環流形勢的特征及演變來看（圖4），石河子121 團出現大風時的環流形勢主要有三類：①高壓脊發展類，在500hpa 高空圖上，烏拉爾山或西西伯利亞為暖高壓脊，該脊不斷發展并東移至30°E，脊前低槽入侵石河子121 團地區，槽脊的振幅都達20 度緯距以上，并有規律的向東南移動，脊前的偏北急流帶逐漸加強，地面高壓也自西向東移動并加強。此時往往有偏北大風出現，并伴隨降水和劇烈的降溫。②動量下傳類，這類大風從形勢上判斷，往往造成大風的漏報，因為它常出現在冷鋒前氣壓梯度不大的地方。但仔細研究可以發現，動量下傳的偏西大風的預報應注意對流層中層強風速帶的建立以及低層大氣穩定情況，選取一些指標站的500hpa風速和500hpa與地面溫度差指標來預報，在判斷動量下傳大風穩定度問題上，也可以使用理查遜數Ri，它在大風發生前是逐日減小的，在850～700hpa 的Ri 數絕對值小于1 的當天容易發生動量下傳大風。③不穩定小槽類，通常在500hpa高空歐亞范圍內存在一支強而穩定的西北鋒帶，鋒帶上的小槽連續東南下并不斷發展，小槽前后有成對的正負變高成西北-東南配置并迅速東南下。中亞脊發展西退或歐洲脊與里咸海脊疊加形成強西北鋒帶上的小槽是預報該類大風的基礎，起報時間應在西北鋒帶位于(70°N，30°E)附近，鋒區小槽約在烏拉爾山中部。

3.2 大風防御措施

石河子121 團主要以種植業為主，主要經濟作物為棉花和春小麥，在作物生長季節出現的大風對農作物的生長和地方經濟的發展都有一定的影響，所以在準確及時地做好大風預報的同時，大風防御工作也是必不可少的。

首先要做好大風的監測預報工作：利用氣象衛星、自動氣象站、氣象雷達等先進氣象設備和技術可以對大風進行監測，向公眾發布大風預報，提前做好防風準備。其次將抗風力強的作物和果樹種在迎風坡，選用抗風、矮稈作物品種，谷類作物及時收割，減少因大風造成的落粒損失。播種期遇到風災采取放慢播種進度，播種一塊、鋪膜一塊，安裝滴水一塊的防風有利措施，防止大風襲擊棉田。最后還要及時收聽收看天氣預報，適時澆灌，以防灌水后大風造成植株倒伏。

4 小結

（1）石河子121 團的大風總體呈逐年下降趨勢，下降系數為0.0 183 次/年，并且大風風向以西北風居多。

（2）石河子121 團的大風在4～7 月出現次數最多，11月到次年3月沒有出現過大風。

（3）石河子121團的大風多出現在13:00以后，下午19:00 左右減少，16:00～18:00 是大風出現次數最多的時段。

（4）根據天氣環流特征將石河子121團的大風分為三類：冷鋒過境型大風、動量下傳型大風和熱力對流型大風，其中以冷鋒過境型大風出現次數居多，約占大風總數的82%。