合作市最大風(fēng)速的變化對(duì)農(nóng)牧業(yè)的影響

康學(xué)紅，蒲致娟，劉桂平，黃文亮，李 璇

（合作市氣象局，甘肅 合作 747000）

大風(fēng)天氣是合作市經(jīng)常出現(xiàn)的一類氣象災(zāi)害，依據(jù)大風(fēng)產(chǎn)生的天氣形勢可以把大風(fēng)分成雷雨大風(fēng)、冷空氣大風(fēng)和龍卷風(fēng)等多種類型[1]。大風(fēng)出現(xiàn)概率高，影響區(qū)域廣，災(zāi)情重，特別是在全球氣候變暖的形勢下，大風(fēng)災(zāi)害出現(xiàn)頻率越來越大，經(jīng)常給交通運(yùn)輸、城市高層建筑、通訊系統(tǒng)、供電設(shè)備和群眾的生活帶來不同程度的影響，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失也越發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重情況下還會(huì)引發(fā)人員傷亡事件。然而，風(fēng)對(duì)人類也是有益的，風(fēng)作為一類重要的氣象資源,逐漸成為清潔綠色能源不可或缺的部分，它在世界上不僅分布廣泛，而且還是取之不盡的，風(fēng)能對(duì)生態(tài)環(huán)境不會(huì)造成破壞，同時(shí)借助于風(fēng)能資源可以發(fā)電，緩解能源短缺問題，對(duì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展比較有利。21世紀(jì)以來，關(guān)于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可再生能源的利用等方面的工作已逐漸成為國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要事項(xiàng)。近年來，國家積極加強(qiáng)清潔能源的開發(fā)利用，將風(fēng)能的開發(fā)利用當(dāng)作新能源開發(fā)利用的重要項(xiàng)目之一來抓。隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，大家對(duì)于局部地區(qū)風(fēng)的變化特征，尤其是針對(duì)最大風(fēng)速的特點(diǎn)特別關(guān)注。很多學(xué)者對(duì)風(fēng)展開了研究，李蘭[2]、劉偉東[3]等學(xué)者分別對(duì)湖北、北京大風(fēng)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估，對(duì)大風(fēng)災(zāi)害影響程度以及災(zāi)情作出了等級(jí)劃分。風(fēng)作為常見氣象要素，在建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃中也需重點(diǎn)考慮，有必要掌握建筑物以及相關(guān)裝置在使用期內(nèi)所能承受的風(fēng)速極值。正確分析年最大風(fēng)速分布特征，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。張強(qiáng)等學(xué)者[4]通過對(duì)京滬鐵路沿線各站大風(fēng)天氣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取極大風(fēng)速數(shù)據(jù)，為該鐵路的規(guī)劃提供了重要的氣象指標(biāo)。選擇近50 年合作市逐月10 min 最大風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)合作市最大風(fēng)速的變化特征進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)科學(xué)開發(fā)利用風(fēng)能資源以及有效防范大風(fēng)災(zāi)害等工作均具備特別大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料及計(jì)算方法

選擇合作市1971 年—2020 年逐月10 min 最大風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了春季、夏季、秋季、冬季、全年及各月份的最大風(fēng)速變化特征，對(duì)科學(xué)開發(fā)利用風(fēng)能資源以及有效防范大風(fēng)災(zāi)害等工作均具備特別大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 合作市最大風(fēng)速變化趨勢分析

2.1 年變化趨勢分析

從圖1 可見，合作市最大風(fēng)速大體上呈下降變化趨勢。通過計(jì)算得出合作市50 年最大風(fēng)速年平均風(fēng)速為11.0 m/s。最大風(fēng)速基本上可以劃分成兩個(gè)時(shí)期（偏大時(shí)期和偏小時(shí)期），1971年—1990年為偏大時(shí)期，該時(shí)段各年平均風(fēng)速都大于50 年平均值，平均最大風(fēng)速為13.8 m/s，出現(xiàn)在1978 年，比50年平均最大風(fēng)速偏大2.8 m/s，只有1989年的平均風(fēng)速比50年平均值偏少0.3 m/s，為10.7 m/s。最小值時(shí)期為1991 年—2020年，該時(shí)段只有1998年（最大平均風(fēng)速為11.2 m/s）、2001年—2002 年（最大平均風(fēng)速分別為11.9 m/s、11.8 m/s）和2010年（11.4 m/s）平均最大風(fēng)速大于50 年最大平均風(fēng)速，其他年份的最大平均風(fēng)速均低于50年平均最大風(fēng)速值，該時(shí)段最大風(fēng)速為11.9 m/s，比50 年平均最大風(fēng)速大0.9 m/s。50 年中最大風(fēng)速極值為20.3 m/s，出現(xiàn)在1979 年11 月，次最大值為19.0 m/s，出現(xiàn)在1974 年4 月。合作市最大值以及次最大值均發(fā)生于最大風(fēng)速偏大時(shí)期。平均風(fēng)速最小值為6.4 m/s，出現(xiàn)在2020 年7 月，最小值發(fā)生于最大風(fēng)速偏小時(shí)期，因而合作市今后發(fā)生最大風(fēng)速極值的概率很小。

圖1 合作市每2年平均最大風(fēng)速變化曲線Fig.1.The variation curve of mean maximum wind speed in Hezuo City every 2 years

2.2 春季最大風(fēng)速變化趨勢

春季最大風(fēng)速變化曲線見圖2，可看出合作地區(qū)春季平均最大風(fēng)速出現(xiàn)兩高兩低型：50年平均最大風(fēng)速為11.7 m/s，1971 年—1986 年為偏大階段，只有1977 年（最大平均風(fēng)速為11.4 m/s）、1979年（最大平均風(fēng)速為11.3 m/s）和1981年（最大平均風(fēng)速為11.6 m/s）低于50年平均最大風(fēng)速，其余年份的平均最大風(fēng)速都大于50 年的平均最大風(fēng)速值。1987 年年—1997年這11年的平均風(fēng)速為下降階段，只有1990年（最大平均風(fēng)速為12.4 m/s）和1994年（最大平均風(fēng)速為12.4 m/s）這兩年的平均最大風(fēng)速＞50年的平均最大值外，其他年份的平均最大風(fēng)速值均＜50 年的平均最大風(fēng)速值。1998 年—2003 年為偏大階段，這個(gè)時(shí)段的最大平均風(fēng)速均大于50年的平均最大風(fēng)速值。2004 年—2020 年平均風(fēng)速值呈下降階段，只有2010 年（平均最大風(fēng)速為11.8 m/s）平均最大風(fēng)速值大于50年平均值，其他年份的平均最大風(fēng)速都小于50年的平均最大風(fēng)速值。春季風(fēng)速最大值為15.0 m/s，出現(xiàn)在1978年，次大值為14.8 m/s，出現(xiàn)在1971年，最大值和次大值均出現(xiàn)在風(fēng)速偏大階段。春季風(fēng)速最小值為9.4 m/s，出現(xiàn)在2014年。

圖2 合作市春季最大風(fēng)速變化曲線Fig.2.The variation curve of maximum wind speed in Spring in Hezuo City

2.3 夏季最大風(fēng)速變化趨勢

通過對(duì)合作市夏季最大風(fēng)速變化趨勢進(jìn)行分析（圖略）可以看出，合作市夏季平均最大風(fēng)速也出現(xiàn)大和小兩個(gè)階段，整體呈下降趨勢。夏季50 年平均最大風(fēng)速為10.9 m/s，19711 年—1995 年為偏大階段，只有1972 年（平均最大風(fēng)速為10.7 m/s）和1980 年—1981 年（平均最大風(fēng)速為10.0 m/s）的平均最大風(fēng)速低于50年的平均值，其他各年平均最大風(fēng)速均大于50 年平均值。1996 年—2020 年為偏小階段，除了2001年（平均最大風(fēng)速為12.0 m/s）、2013年（平均最大風(fēng)速為11.0 m/s）和2014年（平均最大風(fēng)速為12.2 m/s）的平均最大風(fēng)速值大于50年的平均值外，其他各年份的平均最大風(fēng)速值都小于50 年的平均值。夏季平均最大值為14.0 m/s，出現(xiàn)在1977年，最小值為7.3 m/s，出現(xiàn)在2020年。

3 50年最大風(fēng)速月分布曲線分析

如圖3所示，合作市逐月最大風(fēng)速變化特征表現(xiàn)為“兩峰一谷”型，2月—4月以及12月為峰值，10月為谷底，冬季和春季易出現(xiàn)大風(fēng)天氣。月平均最大風(fēng)速為：4月出現(xiàn)最大值，為11.9 m/s；2 月出現(xiàn)次大值，為11.8 m/s；10 月出現(xiàn)最小值，為9.8 m/s；9月出現(xiàn)次小值，為10.0 m/s。

圖3 合作市各月最大風(fēng)速變化曲線Fig.3 The Variation curves of monthly maximum wind speed in Hezuo City

4 大風(fēng)天氣對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成的主要危害及防御措施

4.1 冬春季大風(fēng)對(duì)農(nóng)牧業(yè)的危害

在不同的季節(jié)，大風(fēng)天氣的形成的條件也不一樣。冬季以及春季,在冷空氣活動(dòng)的作用下，合作市往往會(huì)發(fā)生寒潮大風(fēng)天氣，溫度偏低，且影響時(shí)間一般較長。大風(fēng)產(chǎn)生的影響主要有一下2種。

4.1.1 對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

近些年合作地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，冬季的溫室種植面積不斷增加，溫室大棚種植的蔬菜、草莓和羊肚菌等收入已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的主要經(jīng)濟(jì)來源。此時(shí)出現(xiàn)的大風(fēng)常常會(huì)造成很大危害，主要表現(xiàn)在：大風(fēng)會(huì)對(duì)大棚設(shè)施造成不同程度損壞，會(huì)破壞薄膜，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)將棚體掀翻，使得設(shè)施大棚內(nèi)作物遭遇凍害或者遭受機(jī)械損害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致作物出現(xiàn)絕收。

4.1.2 對(duì)牧業(yè)的影響

大風(fēng)天氣對(duì)草原的破壞也很嚴(yán)重，會(huì)加快草原的荒漠化進(jìn)程，破壞草原的生態(tài)系統(tǒng)。春季大風(fēng)影響草原的返青，大風(fēng)天氣牛羊不能正常放牧，放牧?xí)r間相對(duì)縮短，牛羊吃不飽，導(dǎo)致抵抗力下降，影響膘情，進(jìn)而影響畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

4.2 夏季大風(fēng)對(duì)農(nóng)牧業(yè)的危害

夏季由局部強(qiáng)烈對(duì)流形成的風(fēng)暴天氣也經(jīng)常出現(xiàn)，比如雷暴大風(fēng)和龍卷風(fēng)等造成范圍小和破壞性極強(qiáng)的風(fēng)害。龍卷風(fēng)是大氣中最強(qiáng)烈的一種渦旋現(xiàn)象，其破壞力極強(qiáng)，發(fā)生范圍小，風(fēng)速大，會(huì)造成較大災(zāi)害。颮線是一種范圍很窄有強(qiáng)風(fēng)并伴隨著雷暴大雨的天氣帶，經(jīng)常出現(xiàn)在強(qiáng)烈的冷鋒前面，且常伴有強(qiáng)大的陣雨和冰雹，是一種破壞力巨大的災(zāi)害性天氣。

4.3 防御措施

當(dāng)?shù)貧庀蟛块T要精準(zhǔn)做好預(yù)報(bào)，當(dāng)預(yù)測到有大風(fēng)天氣時(shí)，第一時(shí)間通過12379 短信平臺(tái)和微信群及時(shí)發(fā)布大風(fēng)預(yù)警信號(hào)，通知種植戶和相關(guān)單位。當(dāng)種植戶收到氣象部門的大風(fēng)預(yù)警信號(hào)后，及時(shí)固定好棚膜風(fēng)口、壓緊薄膜和做好保溫防凍等措施，并固定好草簾等覆蓋物，檢查修補(bǔ)好損壞的棚膜，同時(shí)要注意加固棚體。牧民們?nèi)攵皟?chǔ)備好充足的草料，遇到大風(fēng)天氣時(shí)可以保證家畜飼料供給，同時(shí)要加固牛羊圈舍，做好幼畜保暖。

5 結(jié)論

近50年來，合作市年最大風(fēng)速總體說表現(xiàn)為下降變化趨勢；各季平均最大風(fēng)速整體上呈下降變化趨勢，冬季下降幅度最大，夏季最大風(fēng)速減小幅度最小，春季、秋季與年最大風(fēng)速降幅很接近。最大風(fēng)速極值主要發(fā)生于冬季和春季，因此需要積極做好冬季和春季最大風(fēng)速的監(jiān)測以及預(yù)報(bào)工作。

合作市逐月最大風(fēng)速變化逐月表現(xiàn)為“兩峰一谷”型，峰值出現(xiàn)在2月—4月以及12月，谷底出現(xiàn)在10月。

大風(fēng)災(zāi)害主要出現(xiàn)在冬春季和夏季，加強(qiáng)對(duì)大風(fēng)的預(yù)報(bào)及防御措施，可以減少損失，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全具有重要作用。