通遼地區大風站次時空特征及綜合強度評估研究

摘要" 本研究利用近50年（1971—2020年）最大風速、極大風速資料，從時間和空間2個角度對通遼地區大風站次變化特征進行較為全面的分析，并分析區域性大風的時間分布特征和綜合強度。結果表明，4和5月為該地區大風天氣的多發月份，1和8月為大風天氣的少發月份。該地區大風站次數年代變化有明顯的減少趨勢，大風的年變化波動性較大；年際變化呈明顯下降趨勢，變化率為-4.34"d/a；大風日數年頻次為26.4 站/d，西部、北部多發生大風天氣。區域性大風天氣最多的季節是春季，以5月最多，近10年區域性大風呈增加的趨勢。特強區域性大風出現趨勢較弱，弱區域性大風出現頻率較高。研究結果為進一步提升該地區大風災害的預警防范能力提供參考。

關鍵詞" 大風站次；區域性大風；時空特征；定量評估

中圖分類號" P425"""""" 文獻標識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2024）22-0105-05

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.22.023

基金項目 通遼市氣象局科技項目（202209）。

作者簡介 賈寧（1994—），女，內蒙古通遼人，碩士，工程師，從事天氣預報與旅游氣象服務研究。

通信作者 陶晨（1997—），男，內蒙古通遼人，工程師，從事天氣預報與防災減災研究。

收稿日期 2024-09-23

Investigation on the spatial-temporal characteristics and comprehensive intensity of strong wind stations in Tongliao region

JIA Ning""" TAO Chen""" JIANG Shanshan"" "MA Dianbo""" CUI Meng

（Tongliao Meteorological Bureau， Tongliao 028000， China）

Abstract" The data on the maximum and extreme wind speeds in the past 50 years （1971-2020） were used to comprehensively analyze the characteristics of changes in the number of strong wind stations in Tongliao region from both temporal and spatial perspectives， the temporal distribution characteristics and comprehensive intensity of regional strong winds were analyzed. The results indicated that April and May were the months with more frequent strong winds in the study area， while January and August were the months with less frequent strong winds. The number of strong wind stations in the region showed a significant decreasing trend over time， and the annual variation of strong winds fluctuates greatly; The interannual variation showed a significant downward trend， with a variation rate of -4.34"d/a; The annual frequency of strong wind days was 26.4"stations per day， with frequent occurrences of strong winds in the western and northern regions. The season with the most regional strong winds was spring， with May being the most frequent. In the past decade， there had been an increasing trend of regional strong winds. The trend of strong regional winds was relatively weak， while the frequency of weak regional winds was relatively high. To provide references for further enhancing the early warning and prevention capabilities of strong wind disasters in the region.

Keywords" number of strong wind stations; regional strong winds; spatial-temporal characteristics; quantitative evaluation

通遼位于內蒙古自治區東南部，屬中溫帶、大陸性季風氣候，春季地面大風常伴隨揚沙、沙塵天氣，容易造成土地風蝕和沙化[1-2]，影響農業生產、交通運輸等[3]。王小玲等[4]研究表明，研究大風日數變化對區域氣候變化、防災減災和風能開發等具有重要意義。任國玉等[5]研究表明，中國大部分地區風速呈下降趨勢；李姝霞等[6]分析開封地區大風時空分布特征，發現該地區大風日數年際、年代際呈明顯下降趨勢，春季大風最多，占全年的45.2%，冬季次多，占全年的27.0%；張占峰等[7]研究發現，近40年柴達木盆地平均風速、大風日數的年、季和年代際變化均呈下降趨勢；邱博等[8]在中國大風集中程度及氣候趨勢研究中發現，近50年來全國范圍內大風日數均具有減少趨勢，在大風天氣的年分布上內蒙古地區表現較為分散；邢麗珠等[9]研究表明，1961—2018年內蒙古地區大風日數總體呈減少趨勢，氣候傾向率為-16.52"d/（10"a），空間分布呈中部多、東北西南少的格局。

目前對大風天氣的研究多針對大風日數時空特征、平均風速和極大風速變化特征等單一要素，用于反映一次大風過程綜合強度的定量評估指標有待進一步建立。本研究以通遼地區為研究對象，利用近50年最大風速、極大風速資料，從時間和空間2個角度對其大風站次變化特征進行較為全面的分析，并分析區域性大風的時間分布特征和綜合強度，以了解該地區大風發生規律，為進一步提升該地區大風災害的預警防范能力提供參考。

1 材料與方法

1.1 資料來源與大風定義

利用研究區1971—2020年的11個國家氣象觀測站的最大風速和極大風速資料（霍林郭勒2006年建站），各站點最大風速資料起始時間均為1971年；扎魯特旗、科爾沁區和開魯縣的極大風速資料起始時間為2005年，霍林河為2006年，科左中旗、奈曼旗、科左后旗和庫倫旗為2007年，青龍山、巴雅爾和舍伯吐為2011年。

根據GB/T 35227—2017《地面氣象觀測規范 風向和風速》，最大風速為給定時間段內任意10"min平均風速的最大值，極大風速為給定時間段內任意3"s平均風速的最大值。根據大風預警信號標準和日常業務要求，將觀測站日最大風速≥10.8"m/s，或日極大風速≥17.2"m/s定義為1次大風天氣，當有3個及以上站點出現大風天氣視為1次區域性大風過程，區域性大風過程開始后，監測區內未有站點出現大風的前一日為區域性大風過程結束日，區域性大風過程開始日至結束日的天數為其持續日數[10]。

1.2 研究方法

1.2.1 風力等級劃分 根據GB/T 28591—2012《風力等級》，將風力等級劃分為18個等級，其中風速10.8～13.8"m/s（6級），風速13.9～17.1"m/s（7級），風速17.2～20.7"m/s（8級），風速20.8～24.4"m/s（9級），風速24.5～28.4"m/s（10級）和風速28.5～32.6"m/s（11級）。

1.2.2 區域性大風過程等級劃分 區域性大風過程綜合強度計算公式設計主要參考GB/T 42075—2022《區域性暴雨過程評估方法》，其綜合強度計算如式（1）。

（1）

式（1）中，F為區域性大風過程綜合強度；Va為區域性大風強度，為區域性大風過程內所有達到大風標準站點的極大風速平均值，（m/s）；Aa為區域性大風影響范圍，為區域性大風過程內逐日達到大風標準站點數的平均值，（站/d）；α為區域性大風影響范圍的權重系數，取值范圍0.5～1.0，宜取0.5；T為區域性大風過程的持續日數，d；β為區域性大風過程持續日數的權重系數，取值范圍0.5～1.0，宜取0.5。

區域性大風天氣等級根據區域性大風天氣過程等級指標（F）進行劃分，將其劃分為4個等級，分別為特強、強、較強和弱，對應的F值百分位數分別在gt;95%，（80%，95%]，（50%，80%]和（0%，50%][10]范圍內。

1.3 數據分析

利用Excel軟件處理大風站次數據；采用線性回歸分析法和最小二乘法得出擬合方程，分析大風年際變化特征。

2 結果與分析

2.1 大風天氣特征分析

2.1.1 歷史最大風速與極大風速 由表1可知，該地區各站點的最大風速出現在開魯縣站，達29.0"m/s（11級）；次大值出現在舍伯吐站，達28.0"m/s（10級）。極大風速出現在霍林郭勒站，達32.2"m/s（11級），次大值出現在巴雅爾站，達31.4"m/s（11級）。各觀測站點均觀測到11級及以上的暴風天氣，無颶風天氣出現。綜合來看，最大風速和極大風速分布特征表現為多出現在北部、西部地區的開魯縣和霍林河，最大風速歷史極值主要出現在20世紀70年代，極大風速歷史極值主要出現在21世紀初。

2.1.2 大風天氣時間分布特征 由圖1可知，1—12月均有大風天氣出現，春季3—5月為大風多發季節，達7 327站次，占比54.1%，其中4月大風天氣最多，達2 954站次，占比21.8%，其次為5月，占比19.3%。夏季6—8月為大風少發季節，達1 692站次，占比12.5%，其中6月大風天氣最多，達961站次，占比7.1%，8月最少，占比2.0%。秋季9—11月大風天氣達2 250站次，占比16.6%，9月大風天氣最少，占比2.6%，10和11月大風天氣站次數基本相同，占比7.0%。冬季12—2月大風天氣達2 284站次，占比16.9%，冬季各月大風天氣分布較為均勻，在5.1%～6.4%。各站點中除霍林河5月出現大風天氣最多，其余站點均在4月出現最多大風天氣。各站點大風天氣最少的月份有所差異，霍林河、科左中旗在1月，舍伯吐在12月，其余站點均在8月。綜合來看，4和5月為該地區大風天氣的多發月，1和8月為大風天氣的少發月。

分析1971—2020年研究區各站點大風站次的年代變化（除霍林郭勒站），20世紀80年代出現大風次數最多，達3 198站次，90年代2 966站次，21世紀初1 881站次，21世紀10年代最少，為1 203站次。結果表明，該地區大風站次數年代變化有明顯的減少趨勢，大風的年變化波動性較大。

由圖2可知，1987年該地區出現大風站次數最多，為456次，其次是1988年，為454次，出現300及以上站次有13個年份，100站次以下有3個年份，分別為2014年77站次、2012年79站次和2011年81站次。線性回歸分析發現，大風天氣年際變化整體呈下降趨勢，變化率為-4.34"d/a。

2.1.3 大風天氣空間分布特征 從大風地域分布來看呈西多東少趨勢。由圖1可知，該地區各站點大風天氣累計13 553次，年平均出現大風天氣271站次，該地區大風年頻次24.6站/d，巴雅爾大風年頻次44.3站/d，開魯縣大風年頻次35.1站/d，科爾沁區、奈曼旗和霍林河年頻次均大于24.6站/d，中部的舍伯吐和扎魯特旗大風年頻次較少，分別為13.6和17.3站/d。以上結果表明，1970—2020年該地區不同空間尺度大風發生頻數分布不均，波動較大，其空間分布主要特點為西部、北部多于東部、南部。

2.2 區域性大風天氣時間分布特征

2011—2020年研究區共出現152次區域性大風，年平均出現區域性大風15.2次。單日區域性大風52次，連續2 d的區域性大風次數最多為59次，占比38.8%。2011年5月26日—6月3日連續9日有區域性大風出現，單日最多有8個站點出現區域性大風。春季3—5月共出現80次區域性大風，占比52.6%，夏季出現最少，為17次，占比11.2%。月平均出現區域性大風12.7次，其中5月出現區域性大風次數最多，達35次，7和8月最少，各有3次；區域性大風主要出現在5月，其次為4月，7—9月和12—次年1月為區域性大風少發月份。旬平均出現區域性大風4.2次，5月中旬出現區域性大風達13次，5月下旬12次，4月中旬和5月上旬各10次，7月上中旬和8月中旬均無區域性大風出現。2020年出現區域性大風次數最多，為27次。綜合來看，區域性大風天氣多發季節是春季，以5月最多，近10年區域性大風呈增加的趨勢。

2.3 區域性大風綜合強度定量評估

由表2可知，綜合強度最高的特強區域性大風過程為2017年5月2—7日，共39個站點出現區域性大風，持續6日，極大風速平均值21.00"m/s，綜合強度達131.14；弱區域性大風出現在2011年4月6日，綜合強度28.81。將152次區域性大風按照等級劃分，結果表明，該地區出現特強區域性大風9次，強區域性大風22次，較強區域性大風49次和弱區域性大風72次。綜合來看，該地區特強區域性大風出現趨勢較弱，弱區域性大風出現頻率較高。

3 結論與討論

本文基于11個觀測站近50年（1971—2020年）的氣象資料，從時間和空間2個角度對其大風站次變化特征進行較為全面的分析，并分析區域性大風的時間分布特征，確定其綜合強度。結果表明，最大風速和極大風速分布特征表現為多出現在北部、西部地區的開魯縣和霍林河，最大風速歷史極值主要出現在20世紀70年代，極大風速歷史極值主要出現在21世紀初。研究區各站點均出現11級及以上的暴風天氣，1—12月均有大風天氣出現，4和5月為該地區大風天氣的多發月，1和8月為大風天氣的少發月。徐建國等[1]研究表明，大風的季節變化非常明顯，峰值在春季，占年總大風日數的57%，本研究結果與此結果基本一致。李雨陽[11]對鄂爾多斯市40年大風的氣候特征進行分析，發現大風的年變化波動性較大，最多與最少相差230次。研究區大風站次數年代變化有明顯的減少趨勢，大風的年變化波動性較大。王秀云[12]研究表明，阿拉善右旗大風日數具有明顯的年際變化特征，總體呈減少趨勢。本研究表明，1987年該地區大風站次數出現最多為456次，其年際變化呈明顯下降趨勢，變化率為-4.34"d/a。該地區大風日數年頻次為26.4"d，西部、北部多發生大風天氣。

趙子程等[13]研究發現，1971—1988年四平地區區域性大風年際變化不大，均在平均值上下波動，2005年以后明顯增加，且大風天氣最多的季節是春季，而春季則以4月最多。本研究表明，2011—2020年研究區共出現152次區域性大風，區域性大風天氣最多的季節是春季，以5月最多，近10年區域性大風呈增加的趨勢。研究區最強區域性大風為2017年5月2—7日大風，共39個站點出現區域性大風，持續6 d，極大風速平均值21.00"m/s，綜合強度達131.14。

綜上，研究區4和5月為該地區大風天氣的多發月，1和8月為大風天氣的少發月。該地區大風站次數年代變化有明顯的減少趨勢，年際變化呈下降趨勢，變化率為-4.34"d/a，大風日數年頻次為26.4站/d，空間分布上，研究區西部、北部多發生大風天氣。區域性大風天氣最多的季節是春季，以5月最多，近10年區域性大風呈增加的趨勢；特強區域性大風出現趨勢較弱，弱區域性大風出現頻率較高。

參考文獻

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（責任編輯：吳思文）