1960-2014年新疆气象雪灾时空分布特征研究

胡列群， 张连成，2， 梁凤超， 李 帅

（1.中国气象局乌鲁木齐气象卫星地面站，新疆乌鲁木齐830011；2.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐830054；3.新疆气象局气候中心，新疆乌鲁木齐830002）

1960-2014年新疆气象雪灾时空分布特征研究

胡列群1， 张连成1，2， 梁凤超3， 李 帅3

（1.中国气象局乌鲁木齐气象卫星地面站，新疆乌鲁木齐830011；2.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐830054；3.新疆气象局气候中心，新疆乌鲁木齐830002）

利用1960-2014年新疆88个气象台站积雪观测资料，分析了新疆积雪深度和积雪日数的变化趋势，揭示了新疆气象雪灾的时空分布特征。结果表明：（1）新疆积雪深度最大的区域是阿勒泰地区的东北部，而积雪日数最长的区域则出现在伊犁与天山中段，天山南麓个别站点有较大的积雪深度和持续的积雪日数。（2）新疆雪灾易发区主要在阿勒泰地区、伊犁地区和博州地区、塔城地区的东部和昌吉州的西部。南疆雪灾易发区域较少，主要出现在天山南麓的个别区域。（3）新疆气象雪灾年际及年代际变化总体变化趋势十分平缓，北疆地区发生频次平均为49次／10年，南疆地区为6次／10年。

雪灾；积雪日数；积雪深度；新疆

气象灾害是一种主要自然灾害，雪灾属于我国的典型气象灾害，在我国西部干旱半干旱地区，积雪是重要的水资源补给方式，我国西部地区河流水量的补给主要来自融雪径流［1］，然而，大范围持续的积雪可能导致大面积深层雪盖和雪崩等雪灾的发生。

由于雪灾的绝大多数资料来源于非气象部门，其多指由暴雪、雪暴、雪崩等过程造成的较为重大的灾害。为避免表述的差异，文章中的雪灾特指气象雪灾。

新疆作为我国雪灾多发区之一［2］，其发生遍及南北疆，给当地的农牧业、交通业以及人民生命财产等造成重大损失［3］。因此，对新疆气象雪灾的时空分布特征、发生频次和趋势研究具有重要意义。目前学者对新疆气象雪灾的研究较多，刘兴元［1，4］等构建了阿勒泰牧区雪灾遥感监测和评价体系；郭城［5］等分析了阿勒泰地区1961-2010年70场大到暴雪天气气候特征；庄晓翠［6］等研究了1961-2008年的阿勒泰7个气象站的积雪日数和最大积雪深度同气象因子的关系，分析了阿勒泰积雪的特征；刘栎杉［7］等使用共度法分析了1961-2010年气象资料，分析了年阿勒泰地区冬季气温和降水特征，判断出2012a及2013a可能发生中-重度雪灾。然而这些研究大多集中在新疆阿勒泰区域，由于新疆的雪灾遍及南北疆，很少有从全疆范围（尤其是南疆）对雪灾分布的时空特征进行研究。文章利用1960-2014年新疆88个气象台站积雪观测资料，分析了新疆积雪深度和积雪日数的变化趋势，揭示了新疆气象雪灾的时空分布特征。

1 材料与方法

考虑到气象记录时间的统一性，文章统计了新疆105个气象台站中记录年限长于55年的88个台站，选取了积雪深度和积雪日数两个指标作为基础资料，同时对《中国气象灾害大典-新疆卷》［1］中新疆雪灾的实测资料进行了统计分析与处理。在资料处理方法上，计算了冬春积雪年（文章定义的冬春积雪年为当年10月至次年5月）积雪深度和积雪日数的月平均和年平均；利用Excel和ArcGIS10.0进行数据处理和制图；数据处理结果精确到整数，0cm＜积雪深度＜0.5cm统一记为＜1cm，积雪深度＞1cm时按照四舍五入法调整到整数位；制图时，数据结果使用克里金插值方法插值。文中北疆地区包括阿勒泰地区、塔城地区（计算中计入了克拉玛依）、博尔塔拉蒙古自治州、伊犁地区、昌吉地区和乌鲁木齐地区6个地州；南疆地区为吐鲁番地区、哈密地区、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜地区、喀什地区、和田地区和巴音郭楞蒙古自治州7个地州。

通过上述数据处理及区域划分等工作，文章分析了新疆积雪深度、积雪日数时空分布特征，划定了新疆气象雪灾的标准，在此基础上对新疆气象雪灾（大雪灾、中雪灾、小雪灾）的发生频次和新疆气象雪灾的分布特征及变化趋势进行了研究。

2 结果分析

2.1 气象雪灾的认定

在一次强降雪天气或连续性的降雪天气过程后，往往出现大范围积雪、强降温天气，对农牧业生产和日常生活造成严重灾害，气象学上称之为雪灾［12］。雪灾气象指标表征了雪灾形成的气象条件，其资料来源于气象台站，资料完整、实时，对雪灾指示、分析和预测具有重要的意义。针对雪灾的研究，一直以来其定义和划分在我国没有形成完全统一的标准［13］。气象学上以草区积雪深度≥5cm且连续积雪日数≥7天为一次草原牧区雪灾过程［12］。姚玉璧［14］将积雪深度≥5cm作为雪灾的界限指标。董文杰［13］，周陆生［15］等将积雪日数≥5d，≥7d，≥10d分别定义为小雪灾、中雪灾和大雪灾。前人研究表明积雪日数和积雪深度是恰当的雪灾气象指标。积雪深度与积雪日数密切相关［16］，文章参照温克刚［12］和董文杰［13］的雪灾划分标准，定义了新疆雪灾气象标准，见表1。

表1 新疆雪灾气象标准

2.2 新疆雪灾气象指标的分析

冬春积雪年的多年平均日积雪深度（以下简称为日积雪深度）和多年平均积雪日数（以下简称为年积雪日数）可以反映降雪量分布的多寡，对定量分析雪灾的分布具有指示意义。图1反映了新疆冬春年日积雪深度和积雪日数1960-2014年均值分布，从多年平均的角度分析，新疆雪灾潜在分布区域为伊犁河谷、天山一带、塔城-阿勒泰山区。其中，阿勒泰地区东北部积雪深度最大，是新疆雪灾发生率最高的地区。北疆地区积雪深度远高于南疆地区，北疆地区约为南疆地区的13.57倍。北疆地区42个气象站除1个气象台站外，其积雪深度均分布在1cm-14cm之间，其中阿拉山口气象站最低（1cm），阿勒泰气象站最高（14cm）；达坂城气象站积雪深度＜1cm，特单独说明。南疆地区46个气象站除3个气象台站外，均分布在≤1cm的区间；吐尔尕特气象站（3cm）、巴里坤气象站（3cm）和巴音布鲁克气象站（4cm）平均积雪深度远高于其它气象站，特单独说明。基于雪灾划定标准和55年气象指标平均值的分析，表明北疆地区是新疆雪灾主要的受灾区，南疆地区除个别年份外，很少发生雪灾。

北疆地区年积雪日数高于南疆地区，北疆地区为117d，南疆地区为25d，约为4.71倍。北疆地区42个气象站除1个气象台站外，年积雪日数分布在76d-202d区间，其中克拉玛依气象站最低，天山大西沟气象站最高；达坂城气象站积雪日为22d，特单独说明。南疆地区46个气象站除3个气象台站外，年积雪日数分布在2d-47d，其中铁干里克气象站最低，乌恰气象站最高；吐尔尕特气象站点，巴里坤气象站，巴音布鲁克气象站常年积雪日数较高，依次为170d，123d，135d，特单独说明。在具体统计分析中，北疆出现连续积雪日数大于雪灾划定标准的台站／年份出现频次，相反，南疆地区则很少出现。

图1 1960-2010年新疆88个气象站日积雪深度（A，单位：cm）和年积雪日数（B）分布图

新疆12月至次年3月的月平均积雪深度和积雪日数在一个冬春年中最具代表性，从55年的气象资料分析（见表2和图2），其积雪深度呈单峰值变化，北疆的峰值在2月，南疆地区则在1月，其中从12月至次年1月为快速积累期，北疆在次年3月快速消融。南疆从2月开始缓慢消融。北疆地区积雪深度累积的先后路线为：阿勒泰地区-塔城地区和伊犁地区-天山北坡一线，消融路线则相反。而积雪日数的变化特点与积雪深度较为相似，北疆的最大值在1月，12月为快速增加期，2月积雪日数逐步减少，其积雪日数变大的先后顺序是，伊犁、博州和天山一线-阿勒泰地区的西南部-阿勒泰东北部；消融期的顺序基本相反，但最晚消融的区域在天山中段。南疆地区积雪量较小（≤1cm），积雪时间较短（积雪日数≤1d），一般很难形成雪灾。然而，在克孜勒苏柯尔克孜地区乌恰县（吐尔尕特气象站）、哈密地区巴里坤县（巴里坤气象站）和巴音郭楞蒙古自治州和静县（巴音布鲁克气象站）等地，均地处天山南麓山区，如文中上述分析，则在一些年份出现过不同等级的雪灾。

表2 新疆南北疆地区积雪深度和积雪日数月际统计表

2.3 新疆气象雪灾特征分析

2.3.1 新疆气象雪灾空间分布

如图3所示，新疆雪灾主要发生在北疆的阿勒泰、伊犁、博州等三地区和塔城东部区域及昌吉西部区域。北疆地区雪灾频次为4次／年左右，南疆地区则小于1次／年，北疆发生雪灾的概率总体上约为南疆的7-8倍。从年平均角度分析，北疆地区发生雪灾频次，乌鲁木齐小渠子最高，为平均10次／年。而小雪灾平均为0-4次／年，其中塔城裕民最高，约为4次／年；中雪灾平均为0-3次／年，其中塔城裕民最高，约为3次／年；大雪灾平均为0-5次／年，阿勒泰地区最高，约为5次／年。另外达坂城气象站极少有雪灾发生。

南疆地区雪灾频次＜1次／年，然而个别地区雪灾的发生频率则不能忽视。如巴里坤气象站年均发生雪灾4次，而小雪灾1次／年，中雪灾1次／年，大雪灾2-3次／年。巴音布鲁克气象站年均发生雪灾3次，其中小雪灾1次／年，中雪灾＜1次／年，大雪灾1-2次／年。吐尔尕特气象站年均发生雪灾4次，其中小雪灾1次／年，中雪灾1次／年，大雪灾2次／年。

图2 新疆多年平均月积雪深度（A 12月，B 1月，C 2月，D 3月）和月积雪日数（a 12月，b 1月，c 2月，d 3月）空间分布图

图3 新疆1960-2014年冬春年平均雪灾频次（雪灾A，小雪灾B，中雪灾C，大雪灾D）分布图

2.3.2 新疆气象雪灾年际及年代际变化

南、北疆地区历年小雪灾、中雪灾、大雪灾和雪灾年际发生频次见图4。图4表明，1960-2014年间北疆地区雪灾变化平缓，在平均线上下波动，上升趋势不明显（斜率为0.0043）。南疆地区的雪灾频次出现三次峰值，峰值时发生的时间为1974-1980年、1984-1989年、2000-2010年，总体上升不明显（斜率为0.0039）。

图4 1960-2010年北疆地区（A）、南疆地区（B）小雪灾、中雪灾、大雪灾和雪灾频次年际变化图

新疆小、中、大雪灾和雪灾发生频次年代际变化见表3。北疆地区雪灾频次变化平缓，平均每10年发生49次雪灾，以大雪灾为主。大雪灾发生频次同中、小雪灾的总和相仿。在1990-1999年间，其雪灾频次略高于其他年代。而大雪灾频次与雪灾频次具有相同的年代际变化规律。1980-1989年略高于其他年代际；中雪灾较为稳定，频次在11-12次／10年；小雪灾先增大后减小，其最大值出现于1990-1999年的10年间。

南疆地区虽然发生雪灾的频次较小，但雪灾频次仍具有双峰变化的特征，平均为6次／10年，2000-2009年略高于其它年代，为8次；大雪灾出现频次亦呈双峰变化，其规律与雪灾频次相同；中雪发生灾频次较为稳定，除了2000-2009年间中雪灾频次为2次外，其余年代各为1次；小雪灾频次有所波动，1960-1969年较少，1970-1989年增多，1990-2009年减小。由于2010-2014年不足一个年代，因此在年代际分析中未参与计算。

表3 1960-2014年南、北疆地区雪灾、大雪灾、中雪灾和小雪灾频次年代际统计表

3 结论

文章结合前人研究，定义了新疆雪灾的气象标准，分析了1960-2014年新疆积雪深度和积雪日数以及新疆雪灾频次的空间分布与年际、年代际变化特征。得到如下结论：

（1）在雪灾形成的气象指标中，新疆积雪深度最大的区域是阿勒泰地区的东北部，而积雪日数最长的区域则出现在伊犁与天山中段；北疆地区积雪深度累积的路线为，阿勒泰地区-塔城地区和伊犁地区-天山北坡一线，消融路线则相反；积雪日数累计的路线为，伊犁、博州和天山一线-阿勒泰地区的西南部-阿勒泰东北部，消融期的顺序基本相反。南疆地区积雪深度与积雪日数均很小，但天山南麓个别站点有较大的积雪深度和持续的积雪日数。

（2）1960-2014年间新疆气象雪灾主要发生在阿勒泰地区、伊犁地区和博州地区、塔城地区的东部和昌吉回族自治州的西部；南疆易发区域较少，主要出现在天山南麓个别区域。

（3）分析1960-2014年间的新疆气象雪灾年际及年代际变化，得出，其总体变化趋势十分平缓，北疆地区发生频次平均为49次／10年，南疆地区为6次／10年。北疆地区1990-1999年间雪灾出现的频次略高于其他年代，而南疆雪灾出现的大值在2000-2009年期间。

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Time and Space Distribution Characteristics Research of Xinjiang Meteorological Snow Disaster in 1960-2014

HU Lie-qun1， ZHANG Lian-cheng1，2∗， LIANG Feng-chao3， LI Shuai3
（1．Urumqi Meteorological Satellite Ground Station，Urumqi，Xinjiang，830011，China；2．Geography and Tourism Science Institute，Xinjiang Normal University，Urumqi，Xinjiang，830054，China；3．Climate Center of Xinjiang Meteoroloyical Bureau，Urumqi，Xinjiang，830002，China）

Based on the meteorological datum from 1961-2014 recorded by 88 weather stations in the area of Xinjiang，the trends of the number of days with snow cover of 0 cm depth，the seasonal maximum snow cove depth are analyzed，the spatial and temporal characteristics of snow disaster are revealed.The results show that：（1）The maximum snow cove depth appear in the northeast of Altai，and the longest snow cover days occur in the region of Yili and the middle of Tianshan Mountains，several meteorological stations in the south of Tianshan Mountains owe higher snow cove depth and snow cove days also.（2）The snow disasters has befell mainly in the region of Altai，Yi⁃li，Bozhou，east of Tacheng and west of Changji.It happens rarely in the south of Xinjang，except a few of stations which is in the south side of Tianshan Mountains.（3）The interannual and decadal characteristics of snow disaster，their trend are very gentle overall，at intervals of 10 years the averge frequency is 49 times in northern Xinjiang，6 times in southern Xinjiang.

Snow Disaster；The number of snow cover days；Snow depth；Xinjiang

P405

A

1008⁃9659（2015）03⁃001⁃06

2015-07-15

自治区科技支疆项目（2013911104）；国家自然科学基金（41471358）；中国气象局关键技术集成与应用项目（CMAGJ2014M62）；中国沙漠气象科学研究基金（sqj2012013）联合资助。

胡列群（1965-），男，江苏南充人，高级工程师，主要从事气候变化与卫星遥感的研究。

∗［通讯作者］张连成（1990-），男，江苏徐州人，研究生，主要从事资源环境遥感的研究。