通辽地区大风站次时空特征及综合强度评估研究

摘要" 本研究利用近50年（1971—2020年）最大风速、极大风速资料，从时间和空间2个角度对通辽地区大风站次变化特征进行较为全面的分析，并分析区域性大风的时间分布特征和综合强度。结果表明，4和5月为该地区大风天气的多发月份，1和8月为大风天气的少发月份。该地区大风站次数年代变化有明显的减少趋势，大风的年变化波动性较大；年际变化呈明显下降趋势，变化率为-4.34"d/a；大风日数年频次为26.4 站/d，西部、北部多发生大风天气。区域性大风天气最多的季节是春季，以5月最多，近10年区域性大风呈增加的趋势。特强区域性大风出现趋势较弱，弱区域性大风出现频率较高。研究结果为进一步提升该地区大风灾害的预警防范能力提供参考。

关键词" 大风站次；区域性大风；时空特征；定量评估

中图分类号" P425"""""" 文献标识码" A"""""" 文章编号" 1007-7731（2024）22-0105-05

DOI号" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.22.023

基金项目 通辽市气象局科技项目（202209）。

作者简介 贾宁（1994—），女，内蒙古通辽人，硕士，工程师，从事天气预报与旅游气象服务研究。

通信作者 陶晨（1997—），男，内蒙古通辽人，工程师，从事天气预报与防灾减灾研究。

收稿日期 2024-09-23

Investigation on the spatial-temporal characteristics and comprehensive intensity of strong wind stations in Tongliao region

JIA Ning""" TAO Chen""" JIANG Shanshan"" "MA Dianbo""" CUI Meng

（Tongliao Meteorological Bureau， Tongliao 028000， China）

Abstract" The data on the maximum and extreme wind speeds in the past 50 years （1971-2020） were used to comprehensively analyze the characteristics of changes in the number of strong wind stations in Tongliao region from both temporal and spatial perspectives， the temporal distribution characteristics and comprehensive intensity of regional strong winds were analyzed. The results indicated that April and May were the months with more frequent strong winds in the study area， while January and August were the months with less frequent strong winds. The number of strong wind stations in the region showed a significant decreasing trend over time， and the annual variation of strong winds fluctuates greatly; The interannual variation showed a significant downward trend， with a variation rate of -4.34"d/a; The annual frequency of strong wind days was 26.4"stations per day， with frequent occurrences of strong winds in the western and northern regions. The season with the most regional strong winds was spring， with May being the most frequent. In the past decade， there had been an increasing trend of regional strong winds. The trend of strong regional winds was relatively weak， while the frequency of weak regional winds was relatively high. To provide references for further enhancing the early warning and prevention capabilities of strong wind disasters in the region.

Keywords" number of strong wind stations; regional strong winds; spatial-temporal characteristics; quantitative evaluation

通辽位于内蒙古自治区东南部，属中温带、大陆性季风气候，春季地面大风常伴随扬沙、沙尘天气，容易造成土地风蚀和沙化[1-2]，影响农业生产、交通运输等[3]。王小玲等[4]研究表明，研究大风日数变化对区域气候变化、防灾减灾和风能开发等具有重要意义。任国玉等[5]研究表明，中国大部分地区风速呈下降趋势；李姝霞等[6]分析开封地区大风时空分布特征，发现该地区大风日数年际、年代际呈明显下降趋势，春季大风最多，占全年的45.2%，冬季次多，占全年的27.0%；张占峰等[7]研究发现，近40年柴达木盆地平均风速、大风日数的年、季和年代际变化均呈下降趋势；邱博等[8]在中国大风集中程度及气候趋势研究中发现，近50年来全国范围内大风日数均具有减少趋势，在大风天气的年分布上内蒙古地区表现较为分散；邢丽珠等[9]研究表明，1961—2018年内蒙古地区大风日数总体呈减少趋势，气候倾向率为-16.52"d/（10"a），空间分布呈中部多、东北西南少的格局。

目前对大风天气的研究多针对大风日数时空特征、平均风速和极大风速变化特征等单一要素，用于反映一次大风过程综合强度的定量评估指标有待进一步建立。本研究以通辽地区为研究对象，利用近50年最大风速、极大风速资料，从时间和空间2个角度对其大风站次变化特征进行较为全面的分析，并分析区域性大风的时间分布特征和综合强度，以了解该地区大风发生规律，为进一步提升该地区大风灾害的预警防范能力提供参考。

1 材料与方法

1.1 资料来源与大风定义

利用研究区1971—2020年的11个国家气象观测站的最大风速和极大风速资料（霍林郭勒2006年建站），各站点最大风速资料起始时间均为1971年；扎鲁特旗、科尔沁区和开鲁县的极大风速资料起始时间为2005年，霍林河为2006年，科左中旗、奈曼旗、科左后旗和库伦旗为2007年，青龙山、巴雅尔和舍伯吐为2011年。

根据GB/T 35227—2017《地面气象观测规范 风向和风速》，最大风速为给定时间段内任意10"min平均风速的最大值，极大风速为给定时间段内任意3"s平均风速的最大值。根据大风预警信号标准和日常业务要求，将观测站日最大风速≥10.8"m/s，或日极大风速≥17.2"m/s定义为1次大风天气，当有3个及以上站点出现大风天气视为1次区域性大风过程，区域性大风过程开始后，监测区内未有站点出现大风的前一日为区域性大风过程结束日，区域性大风过程开始日至结束日的天数为其持续日数[10]。

1.2 研究方法

1.2.1 风力等级划分 根据GB/T 28591—2012《风力等级》，将风力等级划分为18个等级，其中风速10.8～13.8"m/s（6级），风速13.9～17.1"m/s（7级），风速17.2～20.7"m/s（8级），风速20.8～24.4"m/s（9级），风速24.5～28.4"m/s（10级）和风速28.5～32.6"m/s（11级）。

1.2.2 区域性大风过程等级划分 区域性大风过程综合强度计算公式设计主要参考GB/T 42075—2022《区域性暴雨过程评估方法》，其综合强度计算如式（1）。

（1）

式（1）中，F为区域性大风过程综合强度；Va为区域性大风强度，为区域性大风过程内所有达到大风标准站点的极大风速平均值，（m/s）；Aa为区域性大风影响范围，为区域性大风过程内逐日达到大风标准站点数的平均值，（站/d）；α为区域性大风影响范围的权重系数，取值范围0.5～1.0，宜取0.5；T为区域性大风过程的持续日数，d；β为区域性大风过程持续日数的权重系数，取值范围0.5～1.0，宜取0.5。

区域性大风天气等级根据区域性大风天气过程等级指标（F）进行划分，将其划分为4个等级，分别为特强、强、较强和弱，对应的F值百分位数分别在gt;95%，（80%，95%]，（50%，80%]和（0%，50%][10]范围内。

1.3 数据分析

利用Excel软件处理大风站次数据；采用线性回归分析法和最小二乘法得出拟合方程，分析大风年际变化特征。

2 结果与分析

2.1 大风天气特征分析

2.1.1 历史最大风速与极大风速 由表1可知，该地区各站点的最大风速出现在开鲁县站，达29.0"m/s（11级）；次大值出现在舍伯吐站，达28.0"m/s（10级）。极大风速出现在霍林郭勒站，达32.2"m/s（11级），次大值出现在巴雅尔站，达31.4"m/s（11级）。各观测站点均观测到11级及以上的暴风天气，无飓风天气出现。综合来看，最大风速和极大风速分布特征表现为多出现在北部、西部地区的开鲁县和霍林河，最大风速历史极值主要出现在20世纪70年代，极大风速历史极值主要出现在21世纪初。

2.1.2 大风天气时间分布特征 由图1可知，1—12月均有大风天气出现，春季3—5月为大风多发季节，达7 327站次，占比54.1%，其中4月大风天气最多，达2 954站次，占比21.8%，其次为5月，占比19.3%。夏季6—8月为大风少发季节，达1 692站次，占比12.5%，其中6月大风天气最多，达961站次，占比7.1%，8月最少，占比2.0%。秋季9—11月大风天气达2 250站次，占比16.6%，9月大风天气最少，占比2.6%，10和11月大风天气站次数基本相同，占比7.0%。冬季12—2月大风天气达2 284站次，占比16.9%，冬季各月大风天气分布较为均匀，在5.1%～6.4%。各站点中除霍林河5月出现大风天气最多，其余站点均在4月出现最多大风天气。各站点大风天气最少的月份有所差异，霍林河、科左中旗在1月，舍伯吐在12月，其余站点均在8月。综合来看，4和5月为该地区大风天气的多发月，1和8月为大风天气的少发月。

分析1971—2020年研究区各站点大风站次的年代变化（除霍林郭勒站），20世纪80年代出现大风次数最多，达3 198站次，90年代2 966站次，21世纪初1 881站次，21世纪10年代最少，为1 203站次。结果表明，该地区大风站次数年代变化有明显的减少趋势，大风的年变化波动性较大。

由图2可知，1987年该地区出现大风站次数最多，为456次，其次是1988年，为454次，出现300及以上站次有13个年份，100站次以下有3个年份，分别为2014年77站次、2012年79站次和2011年81站次。线性回归分析发现，大风天气年际变化整体呈下降趋势，变化率为-4.34"d/a。

2.1.3 大风天气空间分布特征 从大风地域分布来看呈西多东少趋势。由图1可知，该地区各站点大风天气累计13 553次，年平均出现大风天气271站次，该地区大风年频次24.6站/d，巴雅尔大风年频次44.3站/d，开鲁县大风年频次35.1站/d，科尔沁区、奈曼旗和霍林河年频次均大于24.6站/d，中部的舍伯吐和扎鲁特旗大风年频次较少，分别为13.6和17.3站/d。以上结果表明，1970—2020年该地区不同空间尺度大风发生频数分布不均，波动较大，其空间分布主要特点为西部、北部多于东部、南部。

2.2 区域性大风天气时间分布特征

2011—2020年研究区共出现152次区域性大风，年平均出现区域性大风15.2次。单日区域性大风52次，连续2 d的区域性大风次数最多为59次，占比38.8%。2011年5月26日—6月3日连续9日有区域性大风出现，单日最多有8个站点出现区域性大风。春季3—5月共出现80次区域性大风，占比52.6%，夏季出现最少，为17次，占比11.2%。月平均出现区域性大风12.7次，其中5月出现区域性大风次数最多，达35次，7和8月最少，各有3次；区域性大风主要出现在5月，其次为4月，7—9月和12—次年1月为区域性大风少发月份。旬平均出现区域性大风4.2次，5月中旬出现区域性大风达13次，5月下旬12次，4月中旬和5月上旬各10次，7月上中旬和8月中旬均无区域性大风出现。2020年出现区域性大风次数最多，为27次。综合来看，区域性大风天气多发季节是春季，以5月最多，近10年区域性大风呈增加的趋势。

2.3 区域性大风综合强度定量评估

由表2可知，综合强度最高的特强区域性大风过程为2017年5月2—7日，共39个站点出现区域性大风，持续6日，极大风速平均值21.00"m/s，综合强度达131.14；弱区域性大风出现在2011年4月6日，综合强度28.81。将152次区域性大风按照等级划分，结果表明，该地区出现特强区域性大风9次，强区域性大风22次，较强区域性大风49次和弱区域性大风72次。综合来看，该地区特强区域性大风出现趋势较弱，弱区域性大风出现频率较高。

3 结论与讨论

本文基于11个观测站近50年（1971—2020年）的气象资料，从时间和空间2个角度对其大风站次变化特征进行较为全面的分析，并分析区域性大风的时间分布特征，确定其综合强度。结果表明，最大风速和极大风速分布特征表现为多出现在北部、西部地区的开鲁县和霍林河，最大风速历史极值主要出现在20世纪70年代，极大风速历史极值主要出现在21世纪初。研究区各站点均出现11级及以上的暴风天气，1—12月均有大风天气出现，4和5月为该地区大风天气的多发月，1和8月为大风天气的少发月。徐建国等[1]研究表明，大风的季节变化非常明显，峰值在春季，占年总大风日数的57%，本研究结果与此结果基本一致。李雨阳[11]对鄂尔多斯市40年大风的气候特征进行分析，发现大风的年变化波动性较大，最多与最少相差230次。研究区大风站次数年代变化有明显的减少趋势，大风的年变化波动性较大。王秀云[12]研究表明，阿拉善右旗大风日数具有明显的年际变化特征，总体呈减少趋势。本研究表明，1987年该地区大风站次数出现最多为456次，其年际变化呈明显下降趋势，变化率为-4.34"d/a。该地区大风日数年频次为26.4"d，西部、北部多发生大风天气。

赵子程等[13]研究发现，1971—1988年四平地区区域性大风年际变化不大，均在平均值上下波动，2005年以后明显增加，且大风天气最多的季节是春季，而春季则以4月最多。本研究表明，2011—2020年研究区共出现152次区域性大风，区域性大风天气最多的季节是春季，以5月最多，近10年区域性大风呈增加的趋势。研究区最强区域性大风为2017年5月2—7日大风，共39个站点出现区域性大风，持续6 d，极大风速平均值21.00"m/s，综合强度达131.14。

综上，研究区4和5月为该地区大风天气的多发月，1和8月为大风天气的少发月。该地区大风站次数年代变化有明显的减少趋势，年际变化呈下降趋势，变化率为-4.34"d/a，大风日数年频次为26.4站/d，空间分布上，研究区西部、北部多发生大风天气。区域性大风天气最多的季节是春季，以5月最多，近10年区域性大风呈增加的趋势；特强区域性大风出现趋势较弱，弱区域性大风出现频率较高。

参考文献

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[13] 赵子程，孙鸿雁，张彤，等. 四平地区区域性大风统计及预警信息发布初探[J]. 气象灾害防御，2017，24（4）：22-25.

（责任编辑：吴思文）