宁夏春季沙尘暴时空分布规律研究

沙金燕

(宁夏回族自治区固原市回民中学，宁夏固原 756000)



宁夏春季沙尘暴时空分布规律研究

沙金燕

(宁夏回族自治区固原市回民中学，宁夏固原 756000)

根据宁夏沙尘暴发生次数的数据及常规的气象资料，运用量化分析、Lepage突变检验等方法，较系统地分析了该区沙尘天气时空分布规律及灾害区划分。结果表明，近51来宁夏沙尘暴天气发生次数具有明显的季节变化特征，春季沙尘暴天气发生的最多，秋季最少，4月是高峰月份。宁夏春季和全年沙尘暴天气发生次数在1960～2010年总体均呈下降趋势，有明显的年际、年代际变化特征，1984年之前是多发期，1984年之后处于少发期，而20世纪90年代后期沙尘暴天气呈现出较弱的上升趋势；宁夏沙尘暴发生次数的区域性特点比较明显，南北差异较大，即宁夏中北部的盐池、同心一带发生机率较大，是全区沙尘暴发生最频繁的地区，而贺兰山地区、固原及六盘山的南部山区沙尘暴天气发生的机率相对较小，可知沙尘暴造成的灾害分布有明显的区域性差异，可将其划分为4个灾害区。

宁夏；沙尘暴；时空分布；灾害区；划分

21世纪以来，沙尘暴灾害的次数增多、强度增大、影响范围扩大，造成的损失也越来越大。沙尘暴一般出现在雨季来临之前，呈现出发生时间早、频率高、强度大、突发性强、季节性强、影响范围广的特点[1]。沙尘暴是我国北方地区频繁发生危害极大的灾害性天气，它给人们的生产及生活带来了巨大的威胁，严重影响着通讯和供电，更造成房屋倒塌、人员伤亡、农业减产、交通中断、飞机停飞等。

通过多年大量的气象观测数据分析及其有关部门的深入调查研究，发现宁夏中部和北部、内蒙古中部和西部、河西走廊北部等地区是我国最主要的沙源地，也是受其影响最严重的地区。而沙尘暴的扩散区是我国华北北部的北京、天津、河北北部、山西、内蒙古中东部等地。了解沙尘暴天气的过程并做好预报是一个重大的科学问颗，沙尘暴的深入研究至关重要。笔者以宁夏春季沙尘暴为例，采用量化分析、Lepage突变检验等方法，对近51年宁夏春季沙尘暴时空分布规律进行了研究。

1 资料与方法

以宁夏为例，采用不同方位、不同地形地貌条件下的具有代表性的22个气象站，如惠农、贺兰、银川、盐池、同心等站点(图1)，收集和统计1960～2010年沙尘暴发生次数的资料，采用量化分析、Lepage突变检验等方法，主要从全区整体角度，研究宁夏沙尘暴发生次数的时间和空间分布规律。根据裘国庆等[2]的研究成果，将沙尘暴天气发生次数的空间分布划分标准定为：d40≥20为强发区、9≤d40﹤20为多发区、5≤d40﹤9为易发区、1≤d40≤5为一般影响区、d40<1为少发区。

2 宁夏地区沙尘暴发生次数的时间及空间分布规律

2.1 沙尘暴发生次数的时间分布规律

2.1.1 沙尘暴的季节变化。宁夏一年四季均会出现沙尘暴，在此将宁夏全区22个代表性站点的沙尘暴发生次数进行求和，作为一个整体来研究它的季节变化规律。由图2可知，宁夏全年的沙尘暴天气是春季的4月最多，秋季的9和10月最少，其中4月是沙尘暴发生的高峰月，平均为31次，之后逐月减少，9和10月达最低，分别为0.9和1次，从11月开始又逐月增加，直到次年4月。1960～2010年宁夏全区沙尘暴天气春季发生次数最多，占总发生次数的58%，冬季次之，占总发生次数的26%，夏季较少，占总发生次数的13%，而秋季是最少的。由此可见宁夏全年的沙尘暴天气多发生在春季，冬季次之，而沙尘暴天气发生机率最少的季节是秋季[3]。宁夏沙尘暴之所以春季比较多，是因为2和3月份来自新西伯利亚的冷空气势力很强，而河西走廊的东部(宁夏西北部)处在较强的西北冷空气中，再加上春季气候干燥，风力变大，土壤沙化严重、地表植被覆盖率又低，这种形势越明显4月份的沙尘暴次数就越多，冷锋过境更易引起沙尘天气的发生，就导致4月份宁夏出现沙尘暴的次数就越多。

2.1.2 春季沙尘暴发生次数的年际变化规律及其突变检验。对宁夏22个站点1960～2010年期间的沙尘暴发生次数进行求和，来分析春季和全年沙尘暴发生次数的历史演变规律。从图3可以看出，1960～2010年宁夏沙尘暴发生的次数在全年和春季总体均呈下降趋势，全年和春季沙尘暴发生次数的年际变化也非常一致[4]。1984～1985年沙尘暴发生的次数在春季和全年发生的突变均比较明显，在1984年之前的多数年份大于1985年以后的沙尘暴发生次数，而1985年以后的沙尘暴发生次数均远小于平均值，5年滑动平均曲线更清楚明了地表现出全年和春季的这种年际变化特征。

为了更好地体现和比较检验突变的存在，将数据进行了标准化处理，更能准确地分析宁夏春季和全年沙尘暴发生次数的变化规律。由春季沙尘暴发生次数的Lepage统计检验(图4)可知，Lepage统计量在1977年发生明显的突减，并有一峰值；在1984年也发生明显的突减，有一峰值，且其值大于置信水平。因此，沙尘暴具有明显的阶段性特征。

由图5可知，春季和全年在20世纪60、70年代沙尘暴天气发生的次数处于多发阶段，此阶段内沙尘暴天气的变化波动比较大；60、70年代沙尘暴的发生次数远高于80、90年代，在80年代初发生了一次较大的突增，之后沙尘暴天气的发生在波动中逐渐减少，特别是1984年以后，沙尘暴天气的发生均低于平均值，且维持在较低的水平上，年际波动不大。总体来看，80年代中期以前是沙尘暴天气的高发期，80年代中期是沙尘暴天气的突变时期，其后沙尘暴天气发生的次数明显减少。另外，1987年以后年代变化比较平稳，有弱的负趋势，所以沙尘暴发生次数的年际负趋势不明显，且也没有突变发生。但90年代后期沙尘暴天气发生呈现出较弱的上升趋势。

综上所述，近51年来宁夏春季和全年沙尘暴发生次数的共同特点均是在波动变化，有增有减，但总体均呈下降趋势，这一结论与牛生杰等[5]研究的结论相吻合；在1984年宁夏春季和全年沙尘暴天气发生的次数均发生了明显的突变，1984年以前是沙尘暴的多发期，1984年之后处于少发期，但90年代后期沙尘暴天气有较弱的上升趋势；从宁夏沙尘暴发生次数的年际变化(图3a)可知，沙尘暴天气发生的阶段性特征非常明显。因此，宁夏春季沙尘暴的变化有明显的年际变化规律。

2.2 春季沙尘暴发生次数的空间分布规律及其灾害区划分2.2.1

空间分布规律。宁夏位于中纬度的干旱、半干旱地区，其西部和北部分别受巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠、乌兰布和沙漠及毛乌素沙地的包围，因此宁夏沙尘暴分布范围广、影响面积大，占全区总土地面积的65%。由于其特殊的地理位置及地形地貌的差异，使沙尘暴天气在全区不同站点出现的次数及空间分布特征各异。将宁夏22个站点的春季和全年沙尘暴发生次数分别进行51年的平均，从图6可以看出，宁夏中部和东部因为是荒漠和沙漠区，所以沙尘暴天气发生的次数较高，而盐池地区是高频率发生区，因此盐池地区属于多发区；宁夏中西部、北部及南部相对较少，石嘴山、灵武、中卫地区属于易发区；银川、青铜峡、吴忠及固原南部的所有地区属于一般影响区。

由相关分析可知，沙尘暴天气的多发区主要有2个，即位于宁夏中部的海原、同心、盐池一带及宁夏平原北部的引黄灌区。中部盐池和同心年均分别为18.8和11.8次；其中位于干旱半干旱荒漠化地带的盐池地区，其地表沙源丰富、风力大、植被覆盖率低，是沙尘暴天气发生次数最频繁的地区，其次是处于沙漠化狭管内的同心地区；宁夏平原北部的石嘴山、陶乐一带沙尘暴天气发生次数的频率也比较高，而陶乐站年均发生的次数最多、风力也非常强劲。固原南部山区沙尘暴出现次数较少，而南部的径源、隆德沙尘暴发生次数是最少的。此外，银川也相对较少，年平均为4.7次。这种空间分布特征与宁夏西部、北部、东部均受沙漠包围的地理位置密切相关，也与该地区人类活动对大自然植被的破坏息息相关。由此看出，宁夏沙尘暴天气的发生区域性特征很明显，即中北部地区发生的机率较大，南部六盘山地区及贺兰山地区发生的机率相对较小。因此沙尘暴造成的灾害程度分布也有明显的区域性差异。

2.2.2 灾害区划分。根据宁夏全区沙尘暴天气发生的空间分布特征及其发生次数的数据统计，并结合沙尘暴成灾的不同程度对其进行区划[6]，结果发现(图7)，共划分为4个灾害区：①Ⅰ区是银川平原以北的引黄灌区，为严重风灾区，该区虽然沙尘暴天气发生的频率不是最高，但因风力较大，而该区又是宁夏主要的工业区，因此沙尘暴天气伴随的强风对下风向的地区造成了严重的环境污染；②Ⅱ区是宁夏中部的盐池、同心、海原地区，该区主要以农牧业为主，气候非常干燥，地表植被覆盖率低，土壤沙化又很严重，是沙尘暴灾害性天气发生频率最高的地区，对工农业的生产造成了极大的经济损失，给人们的生活带来了极大的威胁；③Ⅲ区是宁夏平原以南至中宁以北的地区，该区是宁夏主要的果树及经济林种植区，而伴随强风和降温的灾害性沙尘暴天气对果树经济林区及农作物带来很大的经济损失。④Ⅳ区是固原南部山区，为沙尘暴轻灾区，该区是宁夏最湿润的地区，风沙天气少，地表植被覆盖率较高，因此沙尘暴发生次数少，造成的危害也小。

3 总结

根据宁夏沙尘暴发生次数的数据及常规的气象资料，较系统地分析了该区沙尘天气时空分布规律及灾害区划分，得出了以下结论：

(1)近51来宁夏沙尘暴天气发生次数具有明显的季节变化特征，春季沙尘暴天气发生的最多，秋季最少，4月是高峰月份。1960～2010年宁夏春季和全年沙尘暴天气发生次数总体均呈下降趋势，有明显的年际、年代际变化。

(2)宁夏沙尘暴天气的年际变化阶段性特征非常明显，1984年之前是多发期，1984年之后处于少发期，而20世纪90年代后期沙尘暴天气呈现出较弱的上升趋势。

(3)宁夏沙尘暴发生次数的区域性特点比较明显，南北差异较大，即宁夏中北部的盐池、同心一带发生机率较大，是全区沙尘暴发生最频繁的地区，而贺兰山地区、固原及六盘山的南部山区沙尘暴天气发生的机率相对较小。由此得知沙尘暴造成的灾害分布有明显的区域性差异，可将其划分为4个灾害区。

[1] 王存忠，牛生杰，王兰宁.50年来中国沙尘暴的多时间尺度变化特征[J].大气科学学报，2009，32(4)：507-512.

[2] 裘国庆，周自江.近45年中国沙尘天气的变化趋势[R].国家气象中心，2000.

[3] 陈晓光，赵光平，郑广芬，等.宁夏春季典型沙尘暴年环流特征量分析[J].中国沙漠，2004(5)：24.

[4] 万明波.“0504”沙尘暴个例诊断分析研究[D].兰州：兰州大学，2007.

[5] 牛生杰，孙继明，桑建人.贺兰山地区沙尘暴发生次数的变化趋势[J].中国沙漠，2000(1)：56-59.

[6] 赵光平，郑广芬，王卫东.宁夏特强沙尘暴气候背景及其成灾规律研究[J].中国沙漠，2003(4)：86-93.

沙金燕(1984-)，女，宁夏固原人，中教二级，硕士，从事自然地理研究。

2015-11-06

S 16

A

0517-6611(2015)35-287-03