甘肅西部一次大風(fēng)沙塵大雪天氣特征分析及應(yīng)對(duì)措施

雷淑琴 金生仁 李誠(chéng)

摘 要：利用常規(guī)觀測(cè)資料以及數(shù)值模擬預(yù)報(bào)，對(duì)2018年2月8—9日，發(fā)生在甘肅河西西部—玉門(mén)的一次大風(fēng)沙塵、大雪天氣過(guò)程進(jìn)行分析，得出此次天氣形成原因，并對(duì)其對(duì)各行業(yè)影響進(jìn)行評(píng)估，提出大風(fēng)沙塵、大雪天氣的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：大風(fēng)沙塵;大雪;成因;評(píng)估;防御措施

中圖分類(lèi)號(hào)：S16 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200930040

引言

空氣的水平運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為風(fēng)[1]。風(fēng)受地形影響比較大，甘肅河西走廊地帶，冬季盛行偏西風(fēng)，夏季盛行偏東風(fēng)。甘肅玉門(mén)市處于河西走廊地帶，南邊有祁連山山地，北邊有馬鬃山山地，形成自然的峽管狀，風(fēng)在這個(gè)地區(qū)產(chǎn)生峽管效應(yīng)，使得風(fēng)速明顯增大。風(fēng)能調(diào)節(jié)農(nóng)田環(huán)境條件，影響近地層的熱量交換、水分循環(huán)和空氣中的二氧化碳、氧氣等輸送過(guò)程[2]，還可以傳播花粉、種子，從而幫助植物授粉和繁殖。但風(fēng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會(huì)造成危害，如春天大風(fēng)常產(chǎn)生風(fēng)沙，埋壓幼苗或者造成幼苗的根部外露，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)吹走表土和種籽，造成重種或改種。夏秋季節(jié)的大風(fēng)天氣，容易造成作物倒伏、植株折斷、籽?；蚬麑?shí)脫落，從而導(dǎo)致減產(chǎn)。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)將地面細(xì)小塵粒卷入空中，使空氣混濁、能見(jiàn)度明顯降低時(shí)，就出現(xiàn)了沙塵天氣。按照輕重程度不同，沙塵天氣可分為浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴、強(qiáng)沙塵暴、特強(qiáng)沙塵暴5類(lèi)[3]。大風(fēng)還常造成土壤風(fēng)蝕、沙丘移動(dòng)，從而毀壞農(nóng)田。大風(fēng)多具災(zāi)害性，對(duì)交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市政設(shè)施等影響較大。降雪天氣多發(fā)生在冬季和初春時(shí)分，一般來(lái)說(shuō)，冬季的降雪和積雪對(duì)越冬作物是有利的，當(dāng)越冬作物被積雪覆蓋時(shí)可以減輕凍害，耕地被積雪覆蓋可以減少土壤中的水分蒸發(fā)[4]。但是當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雪天氣時(shí)，常造成大范圍的積雪，產(chǎn)生道路結(jié)冰，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸。大雪還會(huì)壓斷通信和輸電線路，從而造成大范圍停電。另外，積雪深厚時(shí)還會(huì)損壞設(shè)施溫棚;同時(shí)給人們的生產(chǎn)生活及其出行帶來(lái)極為不利的影響。因此，做好大風(fēng)沙塵及強(qiáng)降雪天氣的預(yù)報(bào)服務(wù)非常重要。

1 天氣實(shí)況

受西伯利亞強(qiáng)冷空氣東移南壓影響，2018年2月8—9日，甘肅玉門(mén)出現(xiàn)大風(fēng)沙塵及暴雪天氣過(guò)程。

2月8日11∶02—16∶21出現(xiàn)大風(fēng)天氣，并伴隨出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣，據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，瞬間極大風(fēng)速達(dá)到25.1m·s-1（10級(jí)）;2月9日凌晨2∶00后，玉門(mén)各地出現(xiàn)降雪天氣，主要降雪時(shí)段出現(xiàn)在03∶00—13∶00，逐時(shí)雪強(qiáng)均在0.4mm以上，其中7∶00—9∶00 2h降雪量達(dá)到2.9mm。降雪過(guò)程于16∶00結(jié)束，玉門(mén)國(guó)家基本氣象站累計(jì)降雪量8.1mm（12h降雪量級(jí)達(dá)到暴雪），積雪深度7cm，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均出現(xiàn)大到暴雪。此次過(guò)程降雪量突破了1954年以來(lái)冬季（12月、1月、2月）最大日降雪量極值6.6mm。

2月10日開(kāi)始全市天氣轉(zhuǎn)晴，受融雪和晴空輻射降溫影響，10—13日連續(xù)4d全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)最低氣溫降至-20℃以下，玉門(mén)國(guó)家基本氣象站最低氣溫達(dá)-23.9℃，出現(xiàn)持續(xù)低溫天氣。

2 環(huán)流背景分析

2.1 高空形勢(shì)分析

2018年2月7日20∶00 500hPa高空形勢(shì)圖上（圖1），亞歐大陸上為“兩槽一脊”型，烏拉爾山脈到新地島一帶為高壓脊所控制，在泰梅爾半島到西伯利亞中部地區(qū)有極渦發(fā)展，冷中心強(qiáng)度為-42℃，強(qiáng)度比較強(qiáng)。在帕米爾高原到巴湖之間有一低渦發(fā)展，新疆地區(qū)為偏西氣流控制，甘肅河西地區(qū)在西北氣流控制下，以晴天為主。隨著烏山高壓脊的東移，位于脊前的極渦加強(qiáng)并且南壓，中心強(qiáng)度達(dá)到-44℃，其后部冷空氣開(kāi)始影響到河西地區(qū)。

2018年2月8日20∶00 500hPa高空形勢(shì)圖上（圖2），在烏拉爾山以東地區(qū)形成了比較強(qiáng)的反氣旋，其前部與極渦后部的偏北氣流匯合，形成1條極強(qiáng)的偏北風(fēng)帶，中心風(fēng)速達(dá)到48m·s-1以上，不斷地補(bǔ)充冷空氣。巴湖低渦在北部反氣旋影響下向西移動(dòng)，新疆的東部地區(qū)為偏北強(qiáng)風(fēng)帶所控制，河西地區(qū)處在極渦底部西風(fēng)急流帶中。

2018年2月8日20∶00 700hPa形勢(shì)圖上（圖3），從天山到蒙古這一帶地區(qū)等溫線密集，河西地區(qū)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，鋒面已南壓至瓜州上游地帶，后部冷平流比較強(qiáng)。9日02∶00高空鋒區(qū)東移南壓，冷空氣隨西北氣流下滑，玉門(mén)濕度增大，輻合條件好，全市開(kāi)始降雪。

2.2 地面形勢(shì)分析

2018年2月8日08∶00地面圖上，新疆以北開(kāi)始形成一閉合冷高壓系統(tǒng)，中心氣壓達(dá)到了1045hPa，3h正變壓場(chǎng)與其吻合，大量冷空氣在此堆積。11∶00隨著鋒面的快速過(guò)境，風(fēng)力逐漸增大，玉門(mén)出現(xiàn)大風(fēng)并伴有揚(yáng)沙天氣。14∶00開(kāi)始風(fēng)力增強(qiáng)，至14∶45分瞬間極大風(fēng)速達(dá)25.1m·s-1（10級(jí)）。17∶00，新疆以北高值中心已累積至1055hPa，并有明顯南壓趨勢(shì)。

8月9日02∶00新疆北部冷高壓勢(shì)力已東移南壓到馬鬃山地區(qū)，由于從西伯利亞有冷空氣不斷輸送，冷高壓中心強(qiáng)度始終維持在1060hPa上下，玉門(mén)開(kāi)始降雪。8∶00系統(tǒng)主力影響玉門(mén)，降雪強(qiáng)度增大，7∶00—9∶00 2h降雪達(dá)到2.9mm，16∶00系統(tǒng)移出玉門(mén)，各地降雪過(guò)程逐漸減弱至結(jié)束。

3 天氣過(guò)程影響

此次降雪過(guò)程是玉門(mén)市進(jìn)入2018年以來(lái)的第4次區(qū)域性降雪天氣過(guò)程，降雪量較前3次大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且雪強(qiáng)大。

此次過(guò)程也創(chuàng)下了多項(xiàng)歷史極值，1954年以來(lái)冬季最大，日降雪量8.1mm，2月份日最大降雪量8.1mm;降雪過(guò)程結(jié)束后，由于積雪嚴(yán)重、氣溫持續(xù)偏低，玉門(mén)市境內(nèi)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的道路結(jié)冰，城區(qū)未進(jìn)行人工除冰的路段連續(xù)7d道路積冰嚴(yán)重，給交通和民眾出行帶來(lái)不利影響，同時(shí)對(duì)玉門(mén)市的設(shè)施農(nóng)業(yè)也產(chǎn)生一定危害。設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用人工建造的設(shè)施[5]，為種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及其產(chǎn)品的貯藏保鮮等提供最佳的環(huán)境條件，以期將農(nóng)業(yè)生物的遺傳潛力轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的巨大生產(chǎn)力，獲得速生、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的農(nóng)畜產(chǎn)品。目前由于設(shè)施農(nóng)業(yè)在管理水平方面上還不是很高，再加上有些溫室的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)易，抵御大風(fēng)沙塵、暴雪等自然災(zāi)害的能力相對(duì)較差。導(dǎo)致設(shè)施作物的產(chǎn)量及質(zhì)量在很大程度上依然取決于外界的自然條件，這次大風(fēng)沙塵及強(qiáng)降雪天氣過(guò)程對(duì)設(shè)施作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生非常不利的影響。

但連續(xù)的幾次降雪天氣過(guò)程對(duì)玉門(mén)市2018年的春播非常有利，不僅改善了土壤墑情，同時(shí)還可防除部分越冬病蟲(chóng)害，并有效凈化空氣、增加水庫(kù)塘壩蓄水，對(duì)促進(jìn)水資源循環(huán)等方面十分有利。

4 小結(jié)

此次強(qiáng)風(fēng)沙天氣過(guò)程屬于典型的“冷鋒后偏西大風(fēng)”的大風(fēng)沙塵天氣環(huán)流，從高空、地面形勢(shì)場(chǎng)的演變及本站要素反映方面配置都較好，亦在玉門(mén)市氣象局預(yù)報(bào)大風(fēng)沙塵天氣的關(guān)鍵區(qū)內(nèi)。

強(qiáng)降雪的形成需要充分水汽供應(yīng)，強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)及較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間。此次降雪天氣過(guò)程從2月9日凌晨2∶00開(kāi)始，一直持續(xù)到2月9日16∶00才逐漸結(jié)束。影響系統(tǒng)在玉門(mén)市境內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間滯留，并且不斷有冷空氣補(bǔ)充南下，與偏南的暖濕氣流在玉門(mén)市上空交匯，產(chǎn)生輻合上升運(yùn)動(dòng)，加上冷空氣的抬升作用，使得上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，從而形成了深厚的降水云層，為此次強(qiáng)降雪天氣的發(fā)生提供了必要的條件。

5 防御措施

5.1 大風(fēng)沙塵的防御

甘肅玉門(mén)地處河西走郎地帶，南邊為祁連山山地，海拔在2000～4600m;北邊為馬鬃山山地，海拔為1400～1800m，由于南北有兩山對(duì)峙，形成了自然的峽管狀，風(fēng)經(jīng)過(guò)這里時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生峽管效應(yīng)，風(fēng)速明顯增大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全年大風(fēng)日數(shù)為40.7d，大風(fēng)出現(xiàn)季節(jié)以春季最多。風(fēng)力在6級(jí)以上，將會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害。風(fēng)速≥17.2m·s-1的風(fēng)稱(chēng)為大風(fēng)，其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害很大，大風(fēng)能夠使植物蒸騰作用加大，造成作物失水過(guò)多，從而使光合強(qiáng)度降低。另外，出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸、市政設(shè)施、戶外作業(yè)等產(chǎn)生不利影響。因此，需注意做好大風(fēng)天氣防范工作。當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)沙塵天氣時(shí)，農(nóng)戶應(yīng)當(dāng)及時(shí)加固農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，對(duì)于成熟的作物要抓緊時(shí)間搶收。大風(fēng)沙塵天氣對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響主要在于風(fēng)力的機(jī)械損毀等造成的破壞作用，所以要密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，在大風(fēng)到來(lái)之前對(duì)日光溫室進(jìn)行加固，防止溫室倒塌。對(duì)舊的溫室、大棚，部分建造質(zhì)量較差的溫室，以及新建跨度大的日光溫室，要增設(shè)立柱、支架，加強(qiáng)溫室抗風(fēng)雪能力，防止溫室倒塌造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失;增加保溫材料，提高室內(nèi)溫度，在草苫上加蓋1層棚膜或無(wú)紡布，在草苫下加蓋1層無(wú)紡布或牛皮紙，溫室內(nèi)加掛2層幕，電燈補(bǔ)光增溫等;固膜防風(fēng)，加固壓膜線，及時(shí)修補(bǔ)棚膜破損部位，防止強(qiáng)風(fēng)吹入損壞棚膜并造成溫度降低。加強(qiáng)設(shè)施溫棚田間管理，防凍防災(zāi);對(duì)可以采收的蔬菜要及時(shí)采收、搶收，存放在室內(nèi)分批上市，避免凍害;通過(guò)人工噴水、補(bǔ)施肥料等措施，提高植物抗凍能力。對(duì)于露地農(nóng)作物，當(dāng)遇到大風(fēng)沙塵天氣時(shí)，應(yīng)當(dāng)停止或推遲給高桿作物灌水，以防造成作物倒伏。

5.2 大雪的防御

大雪天氣常會(huì)造成能見(jiàn)度低，對(duì)交通運(yùn)輸、民眾出行等產(chǎn)生不利影響。大雪還會(huì)壓斷通信線路、輸電線路。另外，大雪后常會(huì)伴隨降溫出現(xiàn)，氣溫驟然下降，如果防范不及時(shí)，會(huì)造成人、畜凍傷。所以，出現(xiàn)大雪天氣時(shí)，民眾要注意做好防寒保暖工作，盡量減少外出。對(duì)農(nóng)作物要采取覆蓋等防凍措施，設(shè)施農(nóng)業(yè)要及時(shí)清除棚膜和棚室兩邊的積雪，防止積雪壓垮設(shè)施溫棚。雪停后，要適時(shí)揭起棚室保溫棉簾子使秧苗見(jiàn)光;持續(xù)降雪天氣驟然轉(zhuǎn)晴后，應(yīng)先揭起保溫簾的半邊，并注意觀測(cè)秧苗變化，發(fā)現(xiàn)萎蔫，立即回簾，恢復(fù)后再揭開(kāi)，這樣反復(fù)2～3d，即可轉(zhuǎn)入正常管理。

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（責(zé)任編輯 ?賈燦）