2005—2019年托克托县大风和沙尘天气分析

杨 倩

（1.成都信息工程大学，四川 成都610000；2.土默特左旗气象局，内蒙古 土默特左旗010100）

呼和浩特市托克托县位于内蒙古自治区中部、大青山南部，县域内黄河流经37.5 km，地势为东南较高、西北和西南较低。托克托县全年日照充足，属于温带大陆性气候，常年（1981—2010年）平均气温为7.8℃，平均降水量为349.8 mm。县域内辖有5个乡镇，第一产业、第二产业和第三产业均十分发达，在新营子镇有大唐再生资源有限责任公司、广银铝业等大中型企业，经济十分发达。托克托县西南黄河南部有库布齐沙漠，如果风力较大，将会带来沙粒，引起托克托县及周边地区产生沙尘天气。大风天气可使农作物大面积倒伏，危害农作物生长；造成危旧房屋和工棚倒塌等，危害人类的生命安全；摧毁供电系统，导致供电中断；引起沙尘天气，使环境恶化。

1 研究方法

观察2005—2019年托克托县逐日的极大风速、逐日极大风速出现的时间、逐日极大风速的风向、最大风速以及逐日天气现象，记录资料，以研究大风和沙尘天气。

2 大风日和沙尘日的概念

大风是指出现瞬时风力达到或者超过17.0 m/s的风，如果某日出现大风天气，则某日即为大风日。沙尘天气是指沙尘卷入空气中，使空气变混浊的现象，沙尘天气主要包括浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴以及特强沙尘暴，如果某天出现沙尘天气，则将其定义为一个沙尘日［1］。

3 大风日和沙尘日天气时间变化特征

3.1 大风和沙尘天气年际变化

如图1所示，2008—2015年托克托县大风和沙尘日数变化均比较平稳，2016年明显跃增。2005—2019年，托克托县大风和沙尘日数整体上呈现“两头高中间低”的态势。2005—2019年，托克托县大风日共计90 d，其中2019年出现大风天数最多，为14 d，2008年和2015年大风日最少，为2 d。大风天气多年气候倾向率表现为增长趋势，以6.3 d/10 a的速度在增加。沙尘日共出现99 d，2019年出现沙尘天气最多，为16 d；而2013年、2015年出现沙尘天气最少，为0 d，线性增长趋势为2.5 d/10 a。

图1 2005—2019年大风和沙尘天气年际变化趋势图

3.2 大风和沙尘天气的四季、月变化特征

在研究期间，大风天气在5月出现最多，为20 d，占总天数的22%；其次为6月和4月，分别为17 d和12 d，占总天数的19%和13%；1月没有大风天气出现。大风天气在月变化中，5月会出现一个峰值。将一年分为春、夏、秋、冬四季，定义3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至翌年2月为冬季。大风天气在春季发生最多，为37 d，其次是夏季，为32 d，冬季发生次数最少，为4 d。沙尘天气同大风天气相同，沙尘日最多发生在5月，为28 d，其次是4月，为27 d，七八月没有出现沙尘天气。沙尘天气多发生在春季。2005—2019年，春季共发生沙尘天气72 d，占总数的73%；其次为秋、冬季，各发生了13 d，夏季只发生了1次沙尘天气。

4 大风出现时间及风向

笔者分析托克托县近15年日极大风速发生时间发现，大多数极大风速出现于13:00—15:00和19:00—00:00，其中22:00极大风速出现次数最多，为632次，07:00极大风速出现次数最少，为68次。黄鹤研究了保定市大风在白天和夜间的发生规律［2］，为了掌握托克托县白天和夜间的大风变化情况，定义在08:00—20:00出现的大风为日间大风，在20:00—08:00出现的大风为夜间大风，出现大风的方向更靠近哪个方向则判断为哪个方向的大风。例如，WNW方向的大风，则判断为西风，其他如NW方向的风则按实际风向统计。分析发现，15年间出现日间大风44次，夜间大风46次，其中2005—2009年出现日间大风5次、夜间大风13次；2010—2014年，没有出现日间大风，出现夜间大风22次；2015—2019年，出现日间大风39次、夜间大风11次。夜间和日间大风以西风频次最多，共出现西风66 d，占总数的73%；其次为北风、西北风，分别占11%和8%。托克托县15年间没有出现过东或者东南方向的大风天气。春季主要以日间大风为主，日间大风日数为21 d，夜间大风日数为14 d，风向以西风或者西北风为主，夏季则更容易出现夜间大风，夜间大风日数为21 d，日间大风日数为11 d，风向以西风和北风为主；秋季出现日间大风日数较多，日间大风风向以西风为主；冬季出现大风主要以西风为主，且大风日数最少，见表1。

表1 2005—2019年托克托县夜间和白天大风日数统计 d

5 大风、沙尘日数之间以及其与风速的相关性

5.1 大风、沙尘日数和风速的相关性

高荣等研究大风日数和平均风速的相关性，指出大风日数越多，平均风速越大［3］。为了更好地了解托克托县大风、沙尘日数和风速的相关性，现将2005—2019年的日最大风速、2 min平均风速、极大风速分别求年平均值，并将其与年大风、沙尘日数进行相关性分析发现，日最大风速的年平均值、2 min平均风速的年平均值和极大风速的年平均值与年大风日数相关性较好，相关系数分别为0.923、0.907和0.909，且通过了置信度为99%的显著性检验。相比较而言，沙尘日数和各风速的相关性均偏小，但均通过了置信度为99%的显著性检验。年沙尘日数与日最大风速的年平均值、2 min平均风速年平均值和极大风速的年平均值的相关系数分别为0.726、0.705和0.719，见表2。通过相关性分析发现，出现大风或者沙尘天气较多的年份，日最大风速、2 min平均风速和极大风速的年平均值也偏大，且大风和沙尘日数与日最大风速、2 min平均风速和极大风速均为正相关。

表2 年大风、沙尘日数和风速的相关系数

5.2 大风和沙尘日数的相关性

周自江等对我国沙尘、扬沙天气和风速进行研究，认为沙尘、扬沙和风速具有正相关性［4］。陆占东对内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县的大风和沙尘天气进行相关性分析，发现该地的大风和沙尘天气存在正相关关系［5］。为了进一步了解托克托县的大风和沙尘天气之间的关系，对两者进行相关性分析发现，15年间年大风日数和年沙尘日数存在正相关性，相关系数为0.642，且通过了置信度为99%的显著性检验。这说明大风和沙尘天气具有很好的正相关性，大部分沙尘天气均是由于大风天气引起的。对15年间的月大风和月沙尘天气进行相关性分析发现，其相关系数为0.501，但未通过置信度为95%和99%的显著性检验，说明月大风日数和月沙尘日数不存在明显的相关性。

6 结论与讨论

2005—2019年，托克托县大风和沙尘日数的年变化趋势呈现“两头高中间低”的变化趋势，且线性变化均呈现增加的趋势，分别为6.3 d/10 a和2.5 d/10 a。托克托县大风和沙尘天气在5月出现最多，分别为20 d和28 d，其中在七八月无沙尘天气发生。大风和沙尘天气在春季发生次数最多，大风天气在夏季也发生较多，大风天气在冬季发生最少，而沙尘天气在夏季发生最少。因此，在春季要特别防范大风天气引发的沙尘天气，春季在发生大风天气时不要在广告牌和临时搭建物下逗留，尽量避免因大风天气而引发人员伤亡。

通过分析2005—2019年托克托县大风出现的时间和风向发现，春季、秋季主要以日间大风为主，而夏季则是夜间大风为主，全年大风天气以西风出现频次最高，没有出现东或者东南方向的大风。因此，春秋季要预防日间大风的发生，夏季则要预防夜间雷暴大风的发生。

年大风日数、沙尘日数与日最大风速的年平均值、2 min平均风速的年平均值和极大风速的年平均值相关性较好。其中，大风与各风速的相关系数均大于0.9，沙尘与各风速的相关系数均大于0.7，且均通过了置信度为99%的显著性检验。年大风日数和年沙尘日数存在正相关关系，且相关系数为0.642，通过了置信度为99%的显著性检验。但是，月大风日数和月沙尘日数相关性较差，未通过置信度为99%的显著性检验。