鄭州市春季氣象條件與沙塵天氣關(guān)系研究

沈素芹，王若瑜

(1.重慶市氣象學(xué)會，重慶 4011047;2.重慶市氣候中心，重慶 401147)

1 引言

沙塵天氣(包括沙塵暴、揚沙、浮塵)是一種在中國北方春季頻發(fā)的災(zāi)害性天氣，沙塵天氣對人類的活動會有不良影響，大風(fēng)裹著的沙石、浮塵到處彌漫，所經(jīng)之處空氣渾濁，嗆鼻瞇眼，可使呼吸道疾病發(fā)病人數(shù)猛增。沙塵天氣攜帶的大量沙塵蔽日遮光，天氣陰沉，造成太陽輻射減少，低能見度可維持幾小時到十幾個小時。另外，沙塵天氣對交通安全影響較大，能見度低使交通事故頻發(fā)，以至高速公路關(guān)閉，飛機不能正常起飛或降落，嚴重時可造成汽車、火車車廂玻璃破損甚至停運或脫軌。

氣象因子是產(chǎn)生沙塵天氣的必要條件［1］，在對常規(guī)氣象因子與沙塵天氣之間的關(guān)系研究中，許多學(xué)者用相關(guān)分析方法已得出一些有益的結(jié)論［2－6］。全林生等［7］指出沙塵天氣頻率與冬春季氣溫存在顯著的負相關(guān)。邱玉珺［8］指出風(fēng)速、相對濕度是影響沙塵天氣的關(guān)鍵氣象因子。劉泉［9］等認為前一年夏秋降水量與春季沙塵天氣發(fā)生的頻次在年際變化上呈現(xiàn)較為明顯的反相關(guān)關(guān)系。趙景波［10］等認為溫度和降水對沙塵天氣有重要影響。

本文使用鄭州站1951—2011年61 a春季平均氣溫、春季降水、春季沙塵暴日數(shù)、春季揚沙日數(shù)和春季浮塵日數(shù)資料，以1961—1990年的平均值為基準(zhǔn)氣候值，分析鄭州春季降水和氣溫變化與各類沙塵天氣變化的特征及其關(guān)系。

2 資料及方法

2.1 資料

采用鄭州站1951—2011年的逐日平均氣溫、逐日降水量及天氣現(xiàn)象，以各項目的月資料為基礎(chǔ)，形成鄭州市春季(3－5月)資料序列，進行鄭州市春季降水、溫度與沙塵天氣的變化分析。

2.2 使用方法

在分析氣溫、降水、沙塵(包括沙塵暴、揚沙及浮塵)天氣等要素的變化趨勢時，選用線性方程對原序列y進行擬合，即:

其回歸系數(shù)即反映了氣候變量的趨勢變化，即:

式中，a1可稱為氣候變量的傾向率或傾向度，a1×10即表示氣候變量每10 a的變化。

3 結(jié)果分析

3.1 春季降水特征

由圖1可以看出，近60 a鄭州市春季降水演變趨勢變化較為平穩(wěn)，20世紀(jì)50—90年代前期降水量緩慢增加，進入90年代后期呈下降趨勢;1963—1964、1969、1973—1974、1979、1983、1985、1990—1992、1994、1998、2002、2008 降水量偏多，其中大于250 mm(濕年)有 5 a，最濕年為 1964年;1953、1955、1961—1962、1965、1968、1970—1972、1976—1978、1981、1984、1987—1989、1995—1996、2000—2001、2003—2005降水量偏少，其中小于50 mm(干年)有6 a，最干年為2001年，比近30 a均值偏少90%。

圖1 鄭州市歷年春季降水演變圖

表1 近60 a鄭州市春季沙塵日數(shù)、平均溫度、平均降水量年代際變化

由表1可以看出，20世紀(jì)后50 a，鄭州市春季降水年代際變化不明顯，21世紀(jì)初的前8 a平均較20世紀(jì)90年代的平均降水量減少33.2 mm(即減少2.5成)，降幅較為明顯。

圖2 鄭州市歷年春季溫度演變圖

3.2 春季溫度特征

由圖2可以看出，近60 a鄭州市春季溫度呈明顯上升趨勢，尤以20世紀(jì)90年代以后的升溫最為明顯。60 a來，最暖年為2008年，比30 a均值偏高2.8℃，最冷年為 1991年，比前 30 a均值偏低2.0℃。

由表1可以看出，20世紀(jì)后60—80年代，鄭州市春季溫度年代際變化不明顯，20世紀(jì)后60 a較50年代偏高0.7℃，21世紀(jì)初的前8 a平均較20世紀(jì)90年代的平均溫度偏高1.6℃，升幅較為明顯。

3.3 春季沙塵天氣氣候特征

由圖3可以看出60多年來鄭州市春季的沙塵發(fā)生頻率呈現(xiàn)出波動遞減趨勢，減少幅度較為明顯，平均每10 a減少4次以上。

圖3 鄭州市歷年沙塵天氣演變圖

由表1可以看出，20世紀(jì)50—70年代，沙塵發(fā)生頻率變化不明顯，80年代以后沙塵天氣發(fā)生頻率明顯減少。

60多年來，鄭州市春季沙塵暴、揚沙、浮塵天氣等3種沙塵天氣的演變趨勢差別較大(圖略)。

鄭州市春季沙塵暴天氣主要集中在20世紀(jì)50—60年代，占總發(fā)生次數(shù)的79.5%，其中發(fā)生頻率超過10次的年份有4 a，發(fā)生頻率最高的是1969年，共12次。

揚沙天氣主要集中在20世紀(jì)50—70年代，占總發(fā)生次數(shù)的70.0%，20世紀(jì)80年代以后呈遞減趨勢，2000—2001年揚沙天氣明顯增多，近60 a中，揚沙發(fā)生頻率在15次以上的年份有20 a，發(fā)生頻率最高的是1953年共21次，其次是1961年和1968年為20次。

浮塵天氣主要集中在20世紀(jì)50年代、60年代后期至70年代末，占總發(fā)生次數(shù)的74.5%，20世紀(jì)80年代后期以后呈遞減趨勢，2000—2002年浮塵天氣明顯增多，近60 a中，浮塵發(fā)生頻率在15次以上的年份有5 a，發(fā)生頻率最高的是1966年和1976年共19次。

3.4 春季降水、溫度與沙塵天氣的關(guān)系

通過分析近60 a中鄭州市春季沙塵天氣頻次較高的20 a與平均溫度、降水、降水日數(shù)的關(guān)系(表2)可以發(fā)現(xiàn)，鄭州市春季沙塵天氣的頻次與春季降水和溫度有比較好的對應(yīng)關(guān)系，春季溫度低，降水量小，降水日數(shù)少，發(fā)生沙塵天氣的頻次越高，如1953、1966、1968 和1976 年。

4 小結(jié)

①近60 a鄭州市春季降水演變趨勢變化較為平穩(wěn)，20世紀(jì)50年代到90年代前期降水量緩慢增加，進入90年代后期呈下降趨勢;近60年鄭州市春季溫度演變趨勢呈明顯上升趨勢，尤以20世紀(jì)90年代以后的升溫最為明顯。

表2 近60 a中鄭州市春季沙塵天氣頻次較高的20 a與平均溫度、降水、降水日數(shù)的關(guān)系

②鄭州市春季的沙塵發(fā)生頻率呈現(xiàn)出波動遞減趨勢，減少幅度較為明顯，平均每10 a減少4次以上，20世紀(jì)50—70年代，沙塵發(fā)生頻率變化不明顯，80年代以后沙塵天氣發(fā)生頻率明顯減少。各種沙塵天氣發(fā)生集中時段和演變趨勢略有不同。

③鄭州市春季沙塵天氣的頻次與春季降水和溫度有比較好的對應(yīng)關(guān)系，降水日數(shù)多，沙塵暴次數(shù)少;降水量大，揚沙次數(shù)少;春季溫度低，降水量小，降水日數(shù)少，發(fā)生沙塵天氣的頻次越高。

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