吐鲁番市视程障碍类天气现象分布特征及判别条件

钟海英

摘 要：对吐鲁番市五个国家级地面气象观测站历史气象资料进行分析，找出吐鲁番视程障碍天气现象时空分布特征，以及出现视程障碍天气现象时对应的温度、湿度、风等要素变化特征，找出适合本地主要视程障碍现象的判别条件，为进一步完善视程障碍现象自动观测提供参考依据，从而为做好预报服务和防灾减灾工作提供第一手准确的观测资料打好基础。

关键词：吐鲁番市；视程障碍现象；特征；判别条件

《地面气象观测规范》中将视程障碍天气现象分为雾、轻雾、浮尘、扬沙、沙尘暴、霾六种影响能见度的天气现象。 新疆自2014年1月1日地面气象观测业务调整工作，对于实现能见度自动观测的台站，视程障碍天气现象均由地面测报业务软件自动判别，取消该类天气现象人工观测，为地面观测业务天气现象实现自动化观测迈出了第一步。

本文通过对吐鲁番市五个国家级自动气象站视程障碍现象30年标准气候平均值分析此类现象的时空分布特征，并对2008—2015年出现视程障碍现象温度、湿度、风等相关要素的统计分析，找出适合本地主要视程障碍现象的判別条件，为进一步完善视程障碍现象自动观测提供参考依据，从而为做好预报服务和防灾减灾工作提供第一手准确的观测资料打好基础。

一、资料来源和处理方法

本文选取吐鲁番市5个国家级地面气象观测站1981-2010年30年逐月视程障碍现象资料和2008—2015年逐分钟气象资料，吐鲁番火焰山以南的站有吐鲁番、托克逊、东坎，统称为山南，火焰山以北的站有鄯善一个站，统称为山北，而库米什处于吐鲁番盆地南面海拔较高的边缘。

处理方法：1、统计五个站视程障碍现象历年（1959-2015年）出现日数，计算出30年标准气候平均值作为分析时空分布的基础；2、计算各站近30年视程障碍现象出现日数四季标准气候平均值（春季3-5月，夏季6-8月，秋季9-11月，冬季12-2月），分析季节变化；3、对2008-2015年出现视程障碍现象时温度、湿度、风等要素进行统计分析，依据《地面气象观测规范》规定，气象日界为20时，在统计视程障碍现象时，为保证天气现象的完整性，如果某次现象没有间断时，无论持续几天，均按一次过程处理统计其对应的气象要素，当某次天气现象在一天反复出现几次时，也按一次过程对待，对于一般站和2012年4月以后的国家基本站夜间不守班时段内出现的现象，如果只出现在夜间，则不统计天气现象和相关数据，如果现象从夜间持续到白天或从白天持续至夜间，均只统计白天08—20时之间的相关数据，其中和视程障碍现象对应的气象要素中，24小时变温取视程障碍现象出现时间所对应的第一分钟的变温。

二、吐鲁番市视程障碍天气现象的时空分布特征

1.吐鲁番市各站视程障碍天气现象累年分布

分析吐鲁番市各站视程障碍天气现象发现，霾在各站的历史记录中几乎没有出现；雾和轻雾各站时间分布上没有太大的变化，空间分布较为相同，出现雾、轻雾日数多时，各站均多，出现雾、轻雾日数少时，各站均少；浮尘、扬沙和沙尘暴在时间分布上均存在逐年递减趋势，其中浮尘递减最大，尤其是托克逊站递减率达到20.348日/10年，扬沙递减率最大的也是托克逊，为4.618日/10年，而沙尘暴递减率最大的是处于吐鲁番盆地最低点的东坎站，为6.583日/10年，浮尘、扬沙和沙尘暴空间分布十分一致，即从地势较高的山北鄯善向地势相对较低的山南（东坎、托克逊和吐鲁番）依次增多，库米什站则处于山南和山北之间。

2.视程障碍天气现象的年平均分布

分析吐鲁番市各站视程障碍天气现象，吐鲁番市浮尘年平均日数变化范围在2-103日，其中山南的三个站出现浮尘日数占全吐鲁番市的85%，吐鲁番站（浮尘日数最多）年浮尘日数是库米什（浮尘日数最少）6倍多；扬沙年平均日数变化范围为5-44日；沙尘暴年平均日数变化范围为2-16日，其中位于盆地最低点的东坎站沙尘暴年平均日数占全吐鲁番的59%；雾和轻雾年平均日数变化范围为0.2-1.4日，全市各站雾和轻雾的时空分布较为一致。

3.视程障碍天气现象的季节变化

记录数据资料显示，各站浮尘天气存在很强的季节性，除托克逊站以外，各站春季浮尘日数均占全年平均的50%，春秋两季浮尘日数占全年平均的70%以上，托克逊站冬季和春季浮尘出现较多，占全年平均的77%；扬沙和沙尘暴主要出现在春、夏两季，夏季主要占全年的近50%，春夏两季占全年80%-90%，且地域性较强，主要出现在山南站，占全市年平均日数的80%-86%；轻雾和雾集中在冬季，占全年的94%，且各站时间分布较为一致。

三、吐鲁番市视程障碍现象所对应的气象要素变化特征

根据视程障碍天气现象的定义，出现视程障碍天气现象最主要的变化要素是能见度，同时，10分钟平均风速、相对湿度和24小时变温的变化与视程障碍类天气现象密切相关，故在这里主要分析它们之间的变化关系。

1.出现浮尘时各气象要素的变化

依据记录数据资料可知，出现浮尘时10分钟平均风速均小于5m/s，风速主要集中于1—3m/s之间；10分钟最大风速普遍小于6m/s，主要集中在2—5m/s之间；相对湿度普遍在40%以下（个别>40%的为当时有降水出现），主要集中在10—30%之间；24小时变温普遍小于5℃，主要集中在3℃左右。

2.出现扬沙时各气象要素的变化

根据记录数据资料显示，发生扬沙时10分钟平均风速普遍大于6m/s，除托克逊以外，风速普遍主要集中于5—10m/s之间；相对湿度普遍在30%以下（个别>40%的为当时有降水出现），主要集中在10—25%之间；除托克逊外，24小时变温普遍小于5℃，主要集中在4℃左右。

3.出现沙尘暴时各气象要素的变化

从表2可看出，出现沙尘暴时各站相对湿度均很小，平均在22%；24小时变温较为剧烈，最大变温可达24.9℃；风速较大是出现沙尘暴的典型特征，10分钟平均风速普遍在10m/s，最大可达30m/s以上。

4.出现雾和轻雾时各气象要素的变化

从表1可见，出现雾和轻雾的气象条件与定义非常符合，风速普遍为微风，处于2m/s以下；相对湿度较大，普遍大于80%；山北站鄯善和山区站库米什24小时变温较大，而山南三个站点变温较为平缓。

四、吐鲁番市视程障碍判别条件

通过对吐鲁番市五个站视程障碍类天气现象的特征分析和与之对应的气象要素的相关性分析，得出了吐鲁番市视程障碍类天气现象的判别条件，并将判定条件在一个站点进行了为期两个月的检验，发现使用2008-2015年的三个相关要素所对应的变化值作为判定条件有一定的局限性，于是，又延长了历史资料不断调整完善，最终得出浮尘、扬沙和沙尘暴，雾、轻雾和霾的判定条件（见表2和表3）分别在五个国家级站点正式应用，提高了地面业务系统自动识别视程障碍类天气现象的准确率。

五、结语

1.吐鲁番市主要的视程障碍现象为浮尘和扬沙、沙尘暴，近30年在逐年减少；冬季偶尔出现雾和轻雾；开始使用能见度传感器以前没有记录过霾天气现象。

2.吐鲁番市的浮尘、扬沙和沙尘暴空间分布十分一致，都表现为从地势较高的山北鄯善向地势相对较低的山南（东坎、托克逊和吐鲁番）依次增多，库米什站则处于山南和山北之间。

3.吐鲁番市视程障碍现象发生的季节性较强，浮尘主要发生在春、秋季，而扬沙主要发生在春、夏两季，雾霾主要出现在冬季。

4.自动判别视程障碍现象的要素最主要的是能见度，其次是风速、24小时变温和相对湿度，并附加季节性变化。

5.对霾的判别单纯采用气象条件还不够完善，尚需要引入环保数据PM10和PM2.5的值作为判别条件进行综合判别霾。

参考文献：

[1]《地面气象观测规范》 中国气象局 气象出版社.

[2]地面集成观测业务软件（ISOS）视程障碍综合判别算法 温博.

[3]郑乐娟、张志军等，《吐鲁番盆地近30年沙尘听爱情分布特征》，新疆气象，2013年第2期.endprint