石河子121团多年大风特征分析

（新疆石河子气象局，石河子市，832000) 蒲云锦

大风造成的灾害主要是由风的压力引起，有时大风常常伴随冰雹、暴雨灾害，加剧了对农作物的危害。我国气象台以平均风力达到8级或其以上作为发布大风的标准，新疆气象台以两分钟平均风速10.8m/s或瞬时风速≥17m/s，相当于6级以上作为发布大风的标准。某一日中有大风出现，称为大风日。大风除了在地表裸露的沙尘源地及其附近形成沙尘暴灾害以外，还能使土壤风蚀、沙化，对作物和树木产生机械性损害，破坏生态环境，危害农业生产[1-10]。在农作物的旺盛生长时期，4～5级的风就能给农作物带来危害，6级以上大风对农业生产、塑料大棚、高层建筑施工、交通、通信等有一定影响，特别是8 级以上大风，将对国民经济建设和人民生命财产造成较大危害。因此，深入研究地处沙漠边缘、环境相对恶劣的石河子121团的大风，揭示其区域分布特点、变化规律、形成机理，对于防灾减灾，合理利用气候资源，改善石河子121 团地区生态环境是很有价值的。

资料选取石河子121 团气象站1961～2018年的大风观测资料，该站为国家一般气候站，三次观测，夜间不守班。

1 大风的变化特征

1.1 大风的年变化

石河子121 团的大风日数之多寡，与当地的地形、地势、植被、下垫面性质等关系密切。风是由于空气受热或受冷引起的从一个地方向另一地方产生移动的结果。下垫面性质不同，对风的作用也不同，如城市、森林、冰雪覆盖的地方由于其热力与动力特征不同对风的作用也不同，光滑地面或摩擦力小的地面使风速增大，粗糙的地面使风速减小。城市化的发展一方面改变了下垫面的热力学性质，另一方面城市密集高大的建筑物和附近的高山都是气流通行的障碍物，使大风受阻导致风速减小。

图1 石河子121团1961～2018年大风发生次数的年变化

图1 给出石河子121 团站从1961 年起至2018年的历年大风发生次数，由图1可知，该站自有大风记录以来，大风发生频数总体呈逐年下降趋势，下降系数为0.0 183 次/年。58 年来，石河子121 团大

风日数多集中在70和80年代。58年中出现大风日数是199d，年平均大风日数为4.0d，最多年出现在1961年，为15d。1966年、1969年、1991年、1994年、1999 年和2000 年，石河子121 团没有出现大风天气。

1.2 大风的月变化

图2 石河子121团大风累计各月出现次数

石河子121 团的大风主要出现在夏季各月，其次是春季，秋季较少，冬季没有出现过大风。由图2可知，4～7月石河子121团大风出现次数较多，尤其是5 月、6 月的大风次数为全年最多，4 月次之，7 月份以后大风出现次数明显下降，11月到次年3月没有出现过大风。春夏季大风发生频率高，除了与该地区一年之中以春季风速为最大有关外，还与该地春夏季天气过程频繁有关系。

1.3 大风的日变化

图3 为石河子121 团大风出现时刻的统计图，石河子121团大风日变化特点是：大风多出现在13:00以后，下午19:00左右减少，16:00～18:00是大风出现次数最多的时段。这是由于白天太阳辐射加强，地面逐渐增温，午后地面温度最高，有利于高空动力下传和气旋加深形成大风。

图3 石河子121团大风出现时刻统计

1.4 大风的风向变化

表1 1961～2018年石河子121团大风风向出现频率

表1 是58 年来石河子121 团大风风向统计表，石河子121 团的大风风向主要有六个方位，以西北风居多，占总数的31%，其次是北西北和西西南，各占总数的21%，出现西风的频率居第三位，之后是西西北和南风。

2 大风特征分析

通过对石河子121团58年（1961～2018年）出现大风的天气环流形势和天气特征综合分析归类，可以把石河子121 团的大风分为三类：冷锋过境型大风、热力对流型大风和动量下传型大风。其中以冷锋过境型大风出现次数居多，占大风总数的82%，其次为动量下传型大风，占大风总数的10%，热力对流型大风占大风总数的8%。

2.1 冷锋过境型大风

此型大风多为偏北风，主要是泰梅尔半岛和西西伯利亚的冷空气沿高压脊脊前偏北气流进入石河子121 团（图4a），本地的地面冷锋三小时变压大于3hpa，冷锋前后有一定的温度差，并且高空有强的冷平流。这类多出现在春秋季节，大风在北方或西北方冷空气入侵的同时，还会伴有降水、降温，这是因为暖空气被冷空气抬起而迅速上升凝云致雨的缘故。

2.2 动量下传型大风

这类大风主要出现在夏季，是高空动量下传造成的，在高空500hpa 本地一般为暖脊控制（图4b）。石河子121 团地区出现的此类大风来势迅猛，一两个小时即可伸展数十至数百公里，有明显的日变化，多数出现在午后12～19时，最大风速往往出现在地面温度最高、空气对流扰动最旺盛的15～17时，此后风势随温度下降而减弱，待至日落即告平息。它通常是与对流层中层强的西北风带在该地建立相联系，在刮大风时气压变化平稳，甚至是负变压，而不象冷锋过境大风造成气压猛升，起风时间和停止时间与气温日变化有关。

2.3 热力对流型大风

通常是西北气流上短波槽东南下而产生的偏西大风（图4c），多出现在春夏季节，由地方性积雨云而产生的大风，源于对流层中下层西北气流上短波槽的东南下和低层大气的层结不稳定。春夏季地面受热强烈，大气对流旺盛，上升气流达到凝结高度形成积云，如对流继续发展，积云将会发展成积雨云。这种大风与积雨云相伴而生，所以也称积雨云大风，往往同时发生雷电和阵性降水。这种热力对流积雨云大风具有明显的日变化，且历时短，多出现于午后气温上升最高的时候，一般历时数分钟至数十分钟，风区范围也较小，风向随积雨云底的移动而变化。

图4 石河子121团大风天气的500hpa温压场配置图（实线为高度场，虚线为温度场）

3 大风预报的着眼点及防御措施

3.1 大风预报的着眼点

从高空环流形势的特征及演变来看（图4），石河子121 团出现大风时的环流形势主要有三类：①高压脊发展类，在500hpa 高空图上，乌拉尔山或西西伯利亚为暖高压脊，该脊不断发展并东移至30°E，脊前低槽入侵石河子121 团地区，槽脊的振幅都达20 度纬距以上，并有规律的向东南移动，脊前的偏北急流带逐渐加强，地面高压也自西向东移动并加强。此时往往有偏北大风出现，并伴随降水和剧烈的降温。②动量下传类，这类大风从形势上判断，往往造成大风的漏报，因为它常出现在冷锋前气压梯度不大的地方。但仔细研究可以发现，动量下传的偏西大风的预报应注意对流层中层强风速带的建立以及低层大气稳定情况，选取一些指标站的500hpa风速和500hpa与地面温度差指标来预报，在判断动量下传大风稳定度问题上，也可以使用理查逊数Ri，它在大风发生前是逐日减小的，在850～700hpa 的Ri 数绝对值小于1 的当天容易发生动量下传大风。③不稳定小槽类，通常在500hpa高空欧亚范围内存在一支强而稳定的西北锋带，锋带上的小槽连续东南下并不断发展，小槽前后有成对的正负变高成西北-东南配置并迅速东南下。中亚脊发展西退或欧洲脊与里咸海脊叠加形成强西北锋带上的小槽是预报该类大风的基础，起报时间应在西北锋带位于(70°N，30°E)附近，锋区小槽约在乌拉尔山中部。

3.2 大风防御措施

石河子121 团主要以种植业为主，主要经济作物为棉花和春小麦，在作物生长季节出现的大风对农作物的生长和地方经济的发展都有一定的影响，所以在准确及时地做好大风预报的同时，大风防御工作也是必不可少的。

首先要做好大风的监测预报工作：利用气象卫星、自动气象站、气象雷达等先进气象设备和技术可以对大风进行监测，向公众发布大风预报，提前做好防风准备。其次将抗风力强的作物和果树种在迎风坡，选用抗风、矮秆作物品种，谷类作物及时收割，减少因大风造成的落粒损失。播种期遇到风灾采取放慢播种进度，播种一块、铺膜一块，安装滴水一块的防风有利措施，防止大风袭击棉田。最后还要及时收听收看天气预报，适时浇灌，以防灌水后大风造成植株倒伏。

4 小结

（1）石河子121 团的大风总体呈逐年下降趋势，下降系数为0.0 183 次/年，并且大风风向以西北风居多。

（2）石河子121 团的大风在4～7 月出现次数最多，11月到次年3月没有出现过大风。

（3）石河子121团的大风多出现在13:00以后，下午19:00 左右减少，16:00～18:00 是大风出现次数最多的时段。

（4）根据天气环流特征将石河子121团的大风分为三类：冷锋过境型大风、动量下传型大风和热力对流型大风，其中以冷锋过境型大风出现次数居多，约占大风总数的82%。