合作市最大風速的變化對農牧業的影響

康學紅，蒲致娟，劉桂平，黃文亮，李 璇

（合作市氣象局，甘肅 合作 747000）

大風天氣是合作市經常出現的一類氣象災害，依據大風產生的天氣形勢可以把大風分成雷雨大風、冷空氣大風和龍卷風等多種類型[1]。大風出現概率高，影響區域廣，災情重，特別是在全球氣候變暖的形勢下，大風災害出現頻率越來越大，經常給交通運輸、城市高層建筑、通訊系統、供電設備和群眾的生活帶來不同程度的影響，所產生的經濟損失也越發嚴重，嚴重情況下還會引發人員傷亡事件。然而，風對人類也是有益的，風作為一類重要的氣象資源,逐漸成為清潔綠色能源不可或缺的部分，它在世界上不僅分布廣泛，而且還是取之不盡的，風能對生態環境不會造成破壞，同時借助于風能資源可以發電，緩解能源短缺問題，對經濟的可持續發展比較有利。21世紀以來，關于能源結構的調整、節能減排、保護生態環境和可再生能源的利用等方面的工作已逐漸成為國內外經濟發展中的重要事項。近年來，國家積極加強清潔能源的開發利用，將風能的開發利用當作新能源開發利用的重要項目之一來抓。隨著風力發電產業的高速發展，大家對于局部地區風的變化特征，尤其是針對最大風速的特點特別關注。很多學者對風展開了研究，李蘭[2]、劉偉東[3]等學者分別對湖北、北京大風災害進行評估，對大風災害影響程度以及災情作出了等級劃分。風作為常見氣象要素，在建筑設計規劃中也需重點考慮，有必要掌握建筑物以及相關裝置在使用期內所能承受的風速極值。正確分析年最大風速分布特征，具有一定的現實意義。張強等學者[4]通過對京滬鐵路沿線各站大風天氣進行統計分析，獲取極大風速數據，為該鐵路的規劃提供了重要的氣象指標。選擇近50 年合作市逐月10 min 最大風速監測數據，對合作市最大風速的變化特征進行認真分析，對科學開發利用風能資源以及有效防范大風災害等工作均具備特別大的現實意義。

1 資料及計算方法

選擇合作市1971 年—2020 年逐月10 min 最大風速監測數據，分析了春季、夏季、秋季、冬季、全年及各月份的最大風速變化特征，對科學開發利用風能資源以及有效防范大風災害等工作均具備特別大的現實意義。

2 合作市最大風速變化趨勢分析

2.1 年變化趨勢分析

從圖1 可見，合作市最大風速大體上呈下降變化趨勢。通過計算得出合作市50 年最大風速年平均風速為11.0 m/s。最大風速基本上可以劃分成兩個時期（偏大時期和偏小時期），1971年—1990年為偏大時期，該時段各年平均風速都大于50 年平均值，平均最大風速為13.8 m/s，出現在1978 年，比50年平均最大風速偏大2.8 m/s，只有1989年的平均風速比50年平均值偏少0.3 m/s，為10.7 m/s。最小值時期為1991 年—2020年，該時段只有1998年（最大平均風速為11.2 m/s）、2001年—2002 年（最大平均風速分別為11.9 m/s、11.8 m/s）和2010年（11.4 m/s）平均最大風速大于50 年最大平均風速，其他年份的最大平均風速均低于50年平均最大風速值，該時段最大風速為11.9 m/s，比50 年平均最大風速大0.9 m/s。50 年中最大風速極值為20.3 m/s，出現在1979 年11 月，次最大值為19.0 m/s，出現在1974 年4 月。合作市最大值以及次最大值均發生于最大風速偏大時期。平均風速最小值為6.4 m/s，出現在2020 年7 月，最小值發生于最大風速偏小時期，因而合作市今后發生最大風速極值的概率很小。

圖1 合作市每2年平均最大風速變化曲線Fig.1.The variation curve of mean maximum wind speed in Hezuo City every 2 years

2.2 春季最大風速變化趨勢

春季最大風速變化曲線見圖2，可看出合作地區春季平均最大風速出現兩高兩低型：50年平均最大風速為11.7 m/s，1971 年—1986 年為偏大階段，只有1977 年（最大平均風速為11.4 m/s）、1979年（最大平均風速為11.3 m/s）和1981年（最大平均風速為11.6 m/s）低于50年平均最大風速，其余年份的平均最大風速都大于50 年的平均最大風速值。1987 年年—1997年這11年的平均風速為下降階段，只有1990年（最大平均風速為12.4 m/s）和1994年（最大平均風速為12.4 m/s）這兩年的平均最大風速＞50年的平均最大值外，其他年份的平均最大風速值均＜50 年的平均最大風速值。1998 年—2003 年為偏大階段，這個時段的最大平均風速均大于50年的平均最大風速值。2004 年—2020 年平均風速值呈下降階段，只有2010 年（平均最大風速為11.8 m/s）平均最大風速值大于50年平均值，其他年份的平均最大風速都小于50年的平均最大風速值。春季風速最大值為15.0 m/s，出現在1978年，次大值為14.8 m/s，出現在1971年，最大值和次大值均出現在風速偏大階段。春季風速最小值為9.4 m/s，出現在2014年。

圖2 合作市春季最大風速變化曲線Fig.2.The variation curve of maximum wind speed in Spring in Hezuo City

2.3 夏季最大風速變化趨勢

通過對合作市夏季最大風速變化趨勢進行分析（圖略）可以看出，合作市夏季平均最大風速也出現大和小兩個階段，整體呈下降趨勢。夏季50 年平均最大風速為10.9 m/s，19711 年—1995 年為偏大階段，只有1972 年（平均最大風速為10.7 m/s）和1980 年—1981 年（平均最大風速為10.0 m/s）的平均最大風速低于50年的平均值，其他各年平均最大風速均大于50 年平均值。1996 年—2020 年為偏小階段，除了2001年（平均最大風速為12.0 m/s）、2013年（平均最大風速為11.0 m/s）和2014年（平均最大風速為12.2 m/s）的平均最大風速值大于50年的平均值外，其他各年份的平均最大風速值都小于50 年的平均值。夏季平均最大值為14.0 m/s，出現在1977年，最小值為7.3 m/s，出現在2020年。

3 50年最大風速月分布曲線分析

如圖3所示，合作市逐月最大風速變化特征表現為“兩峰一谷”型，2月—4月以及12月為峰值，10月為谷底，冬季和春季易出現大風天氣。月平均最大風速為：4月出現最大值，為11.9 m/s；2 月出現次大值，為11.8 m/s；10 月出現最小值，為9.8 m/s；9月出現次小值，為10.0 m/s。

圖3 合作市各月最大風速變化曲線Fig.3 The Variation curves of monthly maximum wind speed in Hezuo City

4 大風天氣對農牧業生產造成的主要危害及防御措施

4.1 冬春季大風對農牧業的危害

在不同的季節，大風天氣的形成的條件也不一樣。冬季以及春季,在冷空氣活動的作用下，合作市往往會發生寒潮大風天氣，溫度偏低，且影響時間一般較長。大風產生的影響主要有一下2種。

4.1.1 對農業的影響

近些年合作地區種植業結構的調整，冬季的溫室種植面積不斷增加，溫室大棚種植的蔬菜、草莓和羊肚菌等收入已成為當地農民增收的主要經濟來源。此時出現的大風常常會造成很大危害，主要表現在：大風會對大棚設施造成不同程度損壞，會破壞薄膜，嚴重時還會將棚體掀翻，使得設施大棚內作物遭遇凍害或者遭受機械損害，嚴重時還會導致作物出現絕收。

4.1.2 對牧業的影響

大風天氣對草原的破壞也很嚴重，會加快草原的荒漠化進程，破壞草原的生態系統。春季大風影響草原的返青，大風天氣牛羊不能正常放牧，放牧時間相對縮短，牛羊吃不飽，導致抵抗力下降，影響膘情，進而影響畜產品的產量和質量。

4.2 夏季大風對農牧業的危害

夏季由局部強烈對流形成的風暴天氣也經常出現，比如雷暴大風和龍卷風等造成范圍小和破壞性極強的風害。龍卷風是大氣中最強烈的一種渦旋現象，其破壞力極強，發生范圍小，風速大，會造成較大災害。颮線是一種范圍很窄有強風并伴隨著雷暴大雨的天氣帶，經常出現在強烈的冷鋒前面，且常伴有強大的陣雨和冰雹，是一種破壞力巨大的災害性天氣。

4.3 防御措施

當地氣象部門要精準做好預報，當預測到有大風天氣時，第一時間通過12379 短信平臺和微信群及時發布大風預警信號，通知種植戶和相關單位。當種植戶收到氣象部門的大風預警信號后，及時固定好棚膜風口、壓緊薄膜和做好保溫防凍等措施，并固定好草簾等覆蓋物，檢查修補好損壞的棚膜，同時要注意加固棚體。牧民們入冬前儲備好充足的草料，遇到大風天氣時可以保證家畜飼料供給，同時要加固牛羊圈舍，做好幼畜保暖。

5 結論

近50年來，合作市年最大風速總體說表現為下降變化趨勢；各季平均最大風速整體上呈下降變化趨勢，冬季下降幅度最大，夏季最大風速減小幅度最小，春季、秋季與年最大風速降幅很接近。最大風速極值主要發生于冬季和春季，因此需要積極做好冬季和春季最大風速的監測以及預報工作。

合作市逐月最大風速變化逐月表現為“兩峰一谷”型，峰值出現在2月—4月以及12月，谷底出現在10月。

大風災害主要出現在冬春季和夏季，加強對大風的預報及防御措施，可以減少損失，對農業生產安全具有重要作用。