1981～2019年長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)、沙塵天氣變化特征

李金鳳，李 興，李積芳，許學(xué)蓮

(格爾木市氣象局，青海 格爾木 816099)

引言

長(zhǎng)江源區(qū)是典型的高原大陸性氣候，表現(xiàn)為冷熱兩季交替、干濕兩季分明、年溫差小、日溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射強(qiáng)烈、氣候干寒、多大風(fēng)、沙塵天氣?？卒h等[1]對(duì)1961～2016年中國(guó)近地表大風(fēng)日數(shù)時(shí)空分異特征進(jìn)行研究，唐國(guó)利等[2]分析了中國(guó)近49年沙塵暴變化趨勢(shì)，李耀輝等[3]和白虎志等[4]分別對(duì)西北地區(qū)和青藏鐵路沿線大風(fēng)日數(shù)的時(shí)空特征進(jìn)行分析得出：大風(fēng)天氣最多的季節(jié)是春季，以5月最多，其次是冬季、夏季和秋季，特別是秋季大風(fēng)最少。張占峰等[5]研究柴達(dá)木盆地平均風(fēng)速與大風(fēng)日數(shù)的變化特征：大風(fēng)天氣最多的季節(jié)是春季，大風(fēng)日數(shù)多且風(fēng)速較大。以上學(xué)者對(duì)柴達(dá)木盆地乃至全國(guó)的風(fēng)沙天氣研究較多，但對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)的大風(fēng)、沙塵天氣研究較少。本研究利用1981～2019年序列氣候資料，對(duì)大風(fēng)日數(shù)、揚(yáng)沙、沙塵暴日數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，研究結(jié)論對(duì)認(rèn)識(shí)該地區(qū)大風(fēng)天氣變化特征以及防風(fēng)、防沙塵天氣提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與研究方法

1.1 資料來源

本文資料來源長(zhǎng)江源區(qū)五道梁、沱沱河2站1981～2019年大風(fēng)(風(fēng)速≥17.0 m/s)、沙塵暴日數(shù)數(shù)據(jù)。以2站的算術(shù)平均值代表該地區(qū)的大風(fēng)、沙塵天氣。四季劃分：12～次年2月為冬季，3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季。

1.2 研究方法

將2站大風(fēng)日數(shù)、沙塵暴數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成年、季、月序列。

采用一元線性回歸法[6]對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)1981～2019年大風(fēng)日數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 月際和季節(jié)變化特征

通過對(duì)長(zhǎng)江源區(qū)逐月平均大風(fēng)日數(shù)分析得出：長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)日數(shù)年內(nèi)變化曲線呈倒“Z”型(圖1a)，最多值出現(xiàn)在3月 (19.0次)，最少值出現(xiàn)在8月(4.9次)。1～3月大風(fēng)日數(shù)呈增加趨勢(shì)，4～8月呈減少趨勢(shì)，9～12月又呈增加趨勢(shì)。2站年內(nèi)變化趨勢(shì)與整體變化趨勢(shì)基本一致，五道梁大風(fēng)最多出現(xiàn)在2月(17.7次)，最少出現(xiàn)在8月(3.7次)；沱沱河最多出現(xiàn)在3月(20.3次)，最少出現(xiàn)在8月(6.1次)。從圖1b可以看出長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)季節(jié)變化特征明顯，大風(fēng)主要集中在冬春兩季，冬季大風(fēng)出現(xiàn)最多(48.3次)，春季次之(45.9次)，秋季和夏季出現(xiàn)次數(shù)較少(26.3次和20.5次)，極值相差27.8次。2站四季變化略有不同，五道梁表現(xiàn)為冬>春>秋>夏，與長(zhǎng)江源區(qū)變化特征一致；沱沱河表現(xiàn)為春>冬>秋>夏。

從圖1c可以看出長(zhǎng)江源區(qū)和2站平均沙塵暴日數(shù)變化曲線呈“U”型，沙塵暴日數(shù)1～6月呈明顯減少趨勢(shì)，7～8月未出現(xiàn)沙塵暴，9～12呈增加趨勢(shì)。但極值出現(xiàn)各不相同，長(zhǎng)江源區(qū)最多值出現(xiàn)在1月 (1.6次)，次多出現(xiàn)在2月(1.5次)。五道梁最多出現(xiàn)在2月(1.9次)，次多出現(xiàn)在3月(1.8次)；沱沱河最多出現(xiàn)在1月(1.4次)，次多出現(xiàn)在11月(1.3次)。從圖1d可以看出長(zhǎng)江源區(qū)沙塵暴季節(jié)型分布明顯，沙塵暴主要集中在冬季，其次是春季。長(zhǎng)江源區(qū)、五道梁、沱沱河最多值和最少值出現(xiàn)季節(jié)一致，均為冬季和夏季，最多值分別為4.2次、4.6次、3.7次，最少值均為0.1次。沙塵暴日數(shù)表現(xiàn)為冬>春>秋>夏。

圖1 1981～2019年長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)的月際(a和c)和季節(jié)(b和d)變化

2.2 年際變化特征

長(zhǎng)江源區(qū)1981～2019年平均大風(fēng)日數(shù)以9.7次/10 a的速率呈下降趨勢(shì)(圖2a)，通過0.01的極顯著性檢驗(yàn)，表明長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)日數(shù)整體變化明顯。從三次多項(xiàng)式擬合曲線來看 ，大風(fēng)日數(shù)表現(xiàn)為三個(gè)階段，20世紀(jì)90年代前為上升階段，20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)10年代為緩慢下降階段，2011年至2019年為上升階段。大風(fēng)日數(shù)多年平均值為141.1次，最多值出現(xiàn)在1988年為204.5次，最少值出現(xiàn)在1997年為96.0次。1999年前多數(shù)年份高于平均值，1999年后多數(shù)年份低于平均值。

圖2 1981～2019年長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)年際變化(虛線為平均值 直線為線性趨勢(shì) 粗線為三次多項(xiàng)擬合曲線)

平均沙塵暴日數(shù)以4.3次/10 a的速率呈下降趨勢(shì)(圖2b)，并通過0.01的極顯著性檢驗(yàn)。三次多項(xiàng)式擬合曲線表現(xiàn)為直線下降。長(zhǎng)江源區(qū)沙塵暴日數(shù)多年平均值為7.6次，最多值出現(xiàn)在1984年為34.5次，最少值出現(xiàn)在2013～2014年為1.0次。1999年前多數(shù)年份高于平均值，1999年后多數(shù)年份低于平均值，這與大風(fēng)日數(shù)的出現(xiàn)時(shí)間相吻合，說明大風(fēng)是引起沙塵暴的直接因素。

表1和表2分別給出了長(zhǎng)江源區(qū)四季和各月大風(fēng)日數(shù)的年際變化趨勢(shì)，可以看出，春、夏和秋季大風(fēng)日數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)，并通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)，而冬季大風(fēng)日數(shù)呈不明顯的增加趨勢(shì)。冬季的2月大風(fēng)日數(shù)表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，其他月份均為下降趨勢(shì)，6～8月和10月大風(fēng)日數(shù)通過了0.05和0.01的顯著性檢驗(yàn)。

表1 長(zhǎng)江源區(qū)四季大風(fēng)日數(shù)的變化趨勢(shì)

表2 長(zhǎng)江源區(qū)逐月大風(fēng)日數(shù)的變化趨勢(shì)

表3和表4分別給出了長(zhǎng)江源區(qū)四季和各月沙塵暴日數(shù)的年際變化趨勢(shì)。從表3可以看出，四季沙塵暴日數(shù)均呈顯著下降趨勢(shì)，并通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)。冬季下降最快，春季次之。從表4可以看出，1～12月除8月未出現(xiàn)沙塵暴外，其他月份均呈下降趨勢(shì)，其中有9個(gè)月通過了0.05和0.01的顯著性檢驗(yàn)。

表3 長(zhǎng)江源區(qū)四季沙塵暴日數(shù)的變化趨勢(shì)

表4 長(zhǎng)江源區(qū)逐月沙塵暴日數(shù)的變化趨勢(shì)

3 結(jié)果與討論

(1)長(zhǎng)江源區(qū)平均大風(fēng)日數(shù)年內(nèi)變化曲線呈倒“Z”型。大風(fēng)主要集中在冬春兩季，表現(xiàn)為冬>春>秋>夏。平均沙塵暴日數(shù)變化曲線呈“U”型，表現(xiàn)為冬>春>秋>夏。

(2)1981～2019年長(zhǎng)江源區(qū)年平均大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)呈下降趨勢(shì)，并通過0.01的極顯著性檢驗(yàn)，表明長(zhǎng)江源區(qū)大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)整體變化明顯。

(3)春、夏和秋季大風(fēng)日數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)，并通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)，而冬季大風(fēng)日數(shù)呈不明顯的增加趨勢(shì)。6～8月和10月大風(fēng)日數(shù)通過了0.05和0.01的顯著性檢驗(yàn)。

(4)四季沙塵暴日數(shù)均呈顯著下降趨勢(shì)，并通過了0.01的極顯著性檢驗(yàn)。8月未出現(xiàn)沙塵暴外，其他月份均呈下降趨勢(shì)，其中有9個(gè)月通過了0.05和0.01的顯著性檢驗(yàn)。

(5)長(zhǎng)江源區(qū)年平均大風(fēng)、沙塵暴日數(shù)呈下降趨勢(shì)，主要原因是該地區(qū)在氣候變暖的背景下，整體的平均風(fēng)速減小，但風(fēng)速減小的原因和機(jī)理有待于深入的研究。