1960-2014年新疆氣象雪災(zāi)時(shí)空分布特征研究

胡列群， 張連成，2， 梁鳳超， 李 帥

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊氣象衛(wèi)星地面站，新疆烏魯木齊830011；2.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊830054；3.新疆氣象局氣候中心，新疆烏魯木齊830002）

1960-2014年新疆氣象雪災(zāi)時(shí)空分布特征研究

胡列群1， 張連成1，2， 梁鳳超3， 李 帥3

（1.中國(guó)氣象局烏魯木齊氣象衛(wèi)星地面站，新疆烏魯木齊830011；2.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊830054；3.新疆氣象局氣候中心，新疆烏魯木齊830002）

利用1960-2014年新疆88個(gè)氣象臺(tái)站積雪觀測(cè)資料，分析了新疆積雪深度和積雪日數(shù)的變化趨勢(shì)，揭示了新疆氣象雪災(zāi)的時(shí)空分布特征。結(jié)果表明：（1）新疆積雪深度最大的區(qū)域是阿勒泰地區(qū)的東北部，而積雪日數(shù)最長(zhǎng)的區(qū)域則出現(xiàn)在伊犁與天山中段，天山南麓個(gè)別站點(diǎn)有較大的積雪深度和持續(xù)的積雪日數(shù)。（2）新疆雪災(zāi)易發(fā)區(qū)主要在阿勒泰地區(qū)、伊犁地區(qū)和博州地區(qū)、塔城地區(qū)的東部和昌吉州的西部。南疆雪災(zāi)易發(fā)區(qū)域較少，主要出現(xiàn)在天山南麓的個(gè)別區(qū)域。（3）新疆氣象雪災(zāi)年際及年代際變化總體變化趨勢(shì)十分平緩，北疆地區(qū)發(fā)生頻次平均為49次／10年，南疆地區(qū)為6次／10年。

雪災(zāi)；積雪日數(shù)；積雪深度；新疆

氣象災(zāi)害是一種主要自然災(zāi)害，雪災(zāi)屬于我國(guó)的典型氣象災(zāi)害，在我國(guó)西部干旱半干旱地區(qū)，積雪是重要的水資源補(bǔ)給方式，我國(guó)西部地區(qū)河流水量的補(bǔ)給主要來(lái)自融雪徑流［1］，然而，大范圍持續(xù)的積雪可能導(dǎo)致大面積深層雪蓋和雪崩等雪災(zāi)的發(fā)生。

由于雪災(zāi)的絕大多數(shù)資料來(lái)源于非氣象部門(mén)，其多指由暴雪、雪暴、雪崩等過(guò)程造成的較為重大的災(zāi)害。為避免表述的差異，文章中的雪災(zāi)特指氣象雪災(zāi)。

新疆作為我國(guó)雪災(zāi)多發(fā)區(qū)之一［2］，其發(fā)生遍及南北疆，給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧業(yè)、交通業(yè)以及人民生命財(cái)產(chǎn)等造成重大損失［3］。因此，對(duì)新疆氣象雪災(zāi)的時(shí)空分布特征、發(fā)生頻次和趨勢(shì)研究具有重要意義。目前學(xué)者對(duì)新疆氣象雪災(zāi)的研究較多，劉興元［1，4］等構(gòu)建了阿勒泰牧區(qū)雪災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系；郭城［5］等分析了阿勒泰地區(qū)1961-2010年70場(chǎng)大到暴雪天氣氣候特征；莊曉翠［6］等研究了1961-2008年的阿勒泰7個(gè)氣象站的積雪日數(shù)和最大積雪深度同氣象因子的關(guān)系，分析了阿勒泰積雪的特征；劉櫟杉［7］等使用共度法分析了1961-2010年氣象資料，分析了年阿勒泰地區(qū)冬季氣溫和降水特征，判斷出2012a及2013a可能發(fā)生中-重度雪災(zāi)。然而這些研究大多集中在新疆阿勒泰區(qū)域，由于新疆的雪災(zāi)遍及南北疆，很少有從全疆范圍（尤其是南疆）對(duì)雪災(zāi)分布的時(shí)空特征進(jìn)行研究。文章利用1960-2014年新疆88個(gè)氣象臺(tái)站積雪觀測(cè)資料，分析了新疆積雪深度和積雪日數(shù)的變化趨勢(shì)，揭示了新疆氣象雪災(zāi)的時(shí)空分布特征。

1 材料與方法

考慮到氣象記錄時(shí)間的統(tǒng)一性，文章統(tǒng)計(jì)了新疆105個(gè)氣象臺(tái)站中記錄年限長(zhǎng)于55年的88個(gè)臺(tái)站，選取了積雪深度和積雪日數(shù)兩個(gè)指標(biāo)作為基礎(chǔ)資料，同時(shí)對(duì)《中國(guó)氣象災(zāi)害大典-新疆卷》［1］中新疆雪災(zāi)的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析與處理。在資料處理方法上，計(jì)算了冬春積雪年（文章定義的冬春積雪年為當(dāng)年10月至次年5月）積雪深度和積雪日數(shù)的月平均和年平均；利用Excel和ArcGIS10.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖；數(shù)據(jù)處理結(jié)果精確到整數(shù)，0cm＜積雪深度＜0.5cm統(tǒng)一記為＜1cm，積雪深度＞1cm時(shí)按照四舍五入法調(diào)整到整數(shù)位；制圖時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)果使用克里金插值方法插值。文中北疆地區(qū)包括阿勒泰地區(qū)、塔城地區(qū)（計(jì)算中計(jì)入了克拉瑪依）、博爾塔拉蒙古自治州、伊犁地區(qū)、昌吉地區(qū)和烏魯木齊地區(qū)6個(gè)地州；南疆地區(qū)為吐魯番地區(qū)、哈密地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯?tīng)柨俗蔚貐^(qū)、喀什地區(qū)、和田地區(qū)和巴音郭楞蒙古自治州7個(gè)地州。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)處理及區(qū)域劃分等工作，文章分析了新疆積雪深度、積雪日數(shù)時(shí)空分布特征，劃定了新疆氣象雪災(zāi)的標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)新疆氣象雪災(zāi)（大雪災(zāi)、中雪災(zāi)、小雪災(zāi)）的發(fā)生頻次和新疆氣象雪災(zāi)的分布特征及變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究。

2 結(jié)果分析

2.1 氣象雪災(zāi)的認(rèn)定

在一次強(qiáng)降雪天氣或連續(xù)性的降雪天氣過(guò)程后，往往出現(xiàn)大范圍積雪、強(qiáng)降溫天氣，對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和日常生活造成嚴(yán)重災(zāi)害，氣象學(xué)上稱(chēng)之為雪災(zāi)［12］。雪災(zāi)氣象指標(biāo)表征了雪災(zāi)形成的氣象條件，其資料來(lái)源于氣象臺(tái)站，資料完整、實(shí)時(shí)，對(duì)雪災(zāi)指示、分析和預(yù)測(cè)具有重要的意義。針對(duì)雪災(zāi)的研究，一直以來(lái)其定義和劃分在我國(guó)沒(méi)有形成完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［13］。氣象學(xué)上以草區(qū)積雪深度≥5cm且連續(xù)積雪日數(shù)≥7天為一次草原牧區(qū)雪災(zāi)過(guò)程［12］。姚玉璧［14］將積雪深度≥5cm作為雪災(zāi)的界限指標(biāo)。董文杰［13］，周陸生［15］等將積雪日數(shù)≥5d，≥7d，≥10d分別定義為小雪災(zāi)、中雪災(zāi)和大雪災(zāi)。前人研究表明積雪日數(shù)和積雪深度是恰當(dāng)?shù)难?zāi)氣象指標(biāo)。積雪深度與積雪日數(shù)密切相關(guān)［16］，文章參照溫克剛［12］和董文杰［13］的雪災(zāi)劃分標(biāo)準(zhǔn)，定義了新疆雪災(zāi)氣象標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1 新疆雪災(zāi)氣象標(biāo)準(zhǔn)

2.2 新疆雪災(zāi)氣象指標(biāo)的分析

冬春積雪年的多年平均日積雪深度（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為日積雪深度）和多年平均積雪日數(shù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為年積雪日數(shù)）可以反映降雪量分布的多寡，對(duì)定量分析雪災(zāi)的分布具有指示意義。圖1反映了新疆冬春年日積雪深度和積雪日數(shù)1960-2014年均值分布，從多年平均的角度分析，新疆雪災(zāi)潛在分布區(qū)域?yàn)橐晾绾庸取⑻焐揭粠?、塔?阿勒泰山區(qū)。其中，阿勒泰地區(qū)東北部積雪深度最大，是新疆雪災(zāi)發(fā)生率最高的地區(qū)。北疆地區(qū)積雪深度遠(yuǎn)高于南疆地區(qū)，北疆地區(qū)約為南疆地區(qū)的13.57倍。北疆地區(qū)42個(gè)氣象站除1個(gè)氣象臺(tái)站外，其積雪深度均分布在1cm-14cm之間，其中阿拉山口氣象站最低（1cm），阿勒泰氣象站最高（14cm）；達(dá)坂城氣象站積雪深度＜1cm，特單獨(dú)說(shuō)明。南疆地區(qū)46個(gè)氣象站除3個(gè)氣象臺(tái)站外，均分布在≤1cm的區(qū)間；吐?tīng)栨靥貧庀笳荆?cm）、巴里坤氣象站（3cm）和巴音布魯克氣象站（4cm）平均積雪深度遠(yuǎn)高于其它氣象站，特單獨(dú)說(shuō)明?；谘?zāi)劃定標(biāo)準(zhǔn)和55年氣象指標(biāo)平均值的分析，表明北疆地區(qū)是新疆雪災(zāi)主要的受災(zāi)區(qū)，南疆地區(qū)除個(gè)別年份外，很少發(fā)生雪災(zāi)。

北疆地區(qū)年積雪日數(shù)高于南疆地區(qū)，北疆地區(qū)為117d，南疆地區(qū)為25d，約為4.71倍。北疆地區(qū)42個(gè)氣象站除1個(gè)氣象臺(tái)站外，年積雪日數(shù)分布在76d-202d區(qū)間，其中克拉瑪依氣象站最低，天山大西溝氣象站最高；達(dá)坂城氣象站積雪日為22d，特單獨(dú)說(shuō)明。南疆地區(qū)46個(gè)氣象站除3個(gè)氣象臺(tái)站外，年積雪日數(shù)分布在2d-47d，其中鐵干里克氣象站最低，烏恰氣象站最高；吐?tīng)栨靥貧庀笳军c(diǎn)，巴里坤氣象站，巴音布魯克氣象站常年積雪日數(shù)較高，依次為170d，123d，135d，特單獨(dú)說(shuō)明。在具體統(tǒng)計(jì)分析中，北疆出現(xiàn)連續(xù)積雪日數(shù)大于雪災(zāi)劃定標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)站／年份出現(xiàn)頻次，相反，南疆地區(qū)則很少出現(xiàn)。

圖1 1960-2010年新疆88個(gè)氣象站日積雪深度（A，單位：cm）和年積雪日數(shù)（B）分布圖

新疆12月至次年3月的月平均積雪深度和積雪日數(shù)在一個(gè)冬春年中最具代表性，從55年的氣象資料分析（見(jiàn)表2和圖2），其積雪深度呈單峰值變化，北疆的峰值在2月，南疆地區(qū)則在1月，其中從12月至次年1月為快速積累期，北疆在次年3月快速消融。南疆從2月開(kāi)始緩慢消融。北疆地區(qū)積雪深度累積的先后路線為：阿勒泰地區(qū)-塔城地區(qū)和伊犁地區(qū)-天山北坡一線，消融路線則相反。而積雪日數(shù)的變化特點(diǎn)與積雪深度較為相似，北疆的最大值在1月，12月為快速增加期，2月積雪日數(shù)逐步減少，其積雪日數(shù)變大的先后順序是，伊犁、博州和天山一線-阿勒泰地區(qū)的西南部-阿勒泰東北部；消融期的順序基本相反，但最晚消融的區(qū)域在天山中段。南疆地區(qū)積雪量較?。ā?cm），積雪時(shí)間較短（積雪日數(shù)≤1d），一般很難形成雪災(zāi)。然而，在克孜勒蘇柯?tīng)柨俗蔚貐^(qū)烏恰縣（吐?tīng)栨靥貧庀笳荆?、哈密地區(qū)巴里坤縣（巴里坤氣象站）和巴音郭楞蒙古自治州和靜縣（巴音布魯克氣象站）等地，均地處天山南麓山區(qū)，如文中上述分析，則在一些年份出現(xiàn)過(guò)不同等級(jí)的雪災(zāi)。

表2 新疆南北疆地區(qū)積雪深度和積雪日數(shù)月際統(tǒng)計(jì)表

2.3 新疆氣象雪災(zāi)特征分析

2.3.1 新疆氣象雪災(zāi)空間分布

如圖3所示，新疆雪災(zāi)主要發(fā)生在北疆的阿勒泰、伊犁、博州等三地區(qū)和塔城東部區(qū)域及昌吉西部區(qū)域。北疆地區(qū)雪災(zāi)頻次為4次／年左右，南疆地區(qū)則小于1次／年，北疆發(fā)生雪災(zāi)的概率總體上約為南疆的7-8倍。從年平均角度分析，北疆地區(qū)發(fā)生雪災(zāi)頻次，烏魯木齊小渠子最高，為平均10次／年。而小雪災(zāi)平均為0-4次／年，其中塔城裕民最高，約為4次／年；中雪災(zāi)平均為0-3次／年，其中塔城裕民最高，約為3次／年；大雪災(zāi)平均為0-5次／年，阿勒泰地區(qū)最高，約為5次／年。另外達(dá)坂城氣象站極少有雪災(zāi)發(fā)生。

南疆地區(qū)雪災(zāi)頻次＜1次／年，然而個(gè)別地區(qū)雪災(zāi)的發(fā)生頻率則不能忽視。如巴里坤氣象站年均發(fā)生雪災(zāi)4次，而小雪災(zāi)1次／年，中雪災(zāi)1次／年，大雪災(zāi)2-3次／年。巴音布魯克氣象站年均發(fā)生雪災(zāi)3次，其中小雪災(zāi)1次／年，中雪災(zāi)＜1次／年，大雪災(zāi)1-2次／年。吐?tīng)栨靥貧庀笳灸昃l(fā)生雪災(zāi)4次，其中小雪災(zāi)1次／年，中雪災(zāi)1次／年，大雪災(zāi)2次／年。

圖2 新疆多年平均月積雪深度（A 12月，B 1月，C 2月，D 3月）和月積雪日數(shù)（a 12月，b 1月，c 2月，d 3月）空間分布圖

圖3 新疆1960-2014年冬春年平均雪災(zāi)頻次（雪災(zāi)A，小雪災(zāi)B，中雪災(zāi)C，大雪災(zāi)D）分布圖

2.3.2 新疆氣象雪災(zāi)年際及年代際變化

南、北疆地區(qū)歷年小雪災(zāi)、中雪災(zāi)、大雪災(zāi)和雪災(zāi)年際發(fā)生頻次見(jiàn)圖4。圖4表明，1960-2014年間北疆地區(qū)雪災(zāi)變化平緩，在平均線上下波動(dòng)，上升趨勢(shì)不明顯（斜率為0.0043）。南疆地區(qū)的雪災(zāi)頻次出現(xiàn)三次峰值，峰值時(shí)發(fā)生的時(shí)間為1974-1980年、1984-1989年、2000-2010年，總體上升不明顯（斜率為0.0039）。

圖4 1960-2010年北疆地區(qū)（A）、南疆地區(qū)（B）小雪災(zāi)、中雪災(zāi)、大雪災(zāi)和雪災(zāi)頻次年際變化圖

新疆小、中、大雪災(zāi)和雪災(zāi)發(fā)生頻次年代際變化見(jiàn)表3。北疆地區(qū)雪災(zāi)頻次變化平緩，平均每10年發(fā)生49次雪災(zāi)，以大雪災(zāi)為主。大雪災(zāi)發(fā)生頻次同中、小雪災(zāi)的總和相仿。在1990-1999年間，其雪災(zāi)頻次略高于其他年代。而大雪災(zāi)頻次與雪災(zāi)頻次具有相同的年代際變化規(guī)律。1980-1989年略高于其他年代際；中雪災(zāi)較為穩(wěn)定，頻次在11-12次／10年；小雪災(zāi)先增大后減小，其最大值出現(xiàn)于1990-1999年的10年間。

南疆地區(qū)雖然發(fā)生雪災(zāi)的頻次較小，但雪災(zāi)頻次仍具有雙峰變化的特征，平均為6次／10年，2000-2009年略高于其它年代，為8次；大雪災(zāi)出現(xiàn)頻次亦呈雙峰變化，其規(guī)律與雪災(zāi)頻次相同；中雪發(fā)生災(zāi)頻次較為穩(wěn)定，除了2000-2009年間中雪災(zāi)頻次為2次外，其余年代各為1次；小雪災(zāi)頻次有所波動(dòng)，1960-1969年較少，1970-1989年增多，1990-2009年減小。由于2010-2014年不足一個(gè)年代，因此在年代際分析中未參與計(jì)算。

表3 1960-2014年南、北疆地區(qū)雪災(zāi)、大雪災(zāi)、中雪災(zāi)和小雪災(zāi)頻次年代際統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

文章結(jié)合前人研究，定義了新疆雪災(zāi)的氣象標(biāo)準(zhǔn)，分析了1960-2014年新疆積雪深度和積雪日數(shù)以及新疆雪災(zāi)頻次的空間分布與年際、年代際變化特征。得到如下結(jié)論：

（1）在雪災(zāi)形成的氣象指標(biāo)中，新疆積雪深度最大的區(qū)域是阿勒泰地區(qū)的東北部，而積雪日數(shù)最長(zhǎng)的區(qū)域則出現(xiàn)在伊犁與天山中段；北疆地區(qū)積雪深度累積的路線為，阿勒泰地區(qū)-塔城地區(qū)和伊犁地區(qū)-天山北坡一線，消融路線則相反；積雪日數(shù)累計(jì)的路線為，伊犁、博州和天山一線-阿勒泰地區(qū)的西南部-阿勒泰東北部，消融期的順序基本相反。南疆地區(qū)積雪深度與積雪日數(shù)均很小，但天山南麓個(gè)別站點(diǎn)有較大的積雪深度和持續(xù)的積雪日數(shù)。

（2）1960-2014年間新疆氣象雪災(zāi)主要發(fā)生在阿勒泰地區(qū)、伊犁地區(qū)和博州地區(qū)、塔城地區(qū)的東部和昌吉回族自治州的西部；南疆易發(fā)區(qū)域較少，主要出現(xiàn)在天山南麓個(gè)別區(qū)域。

（3）分析1960-2014年間的新疆氣象雪災(zāi)年際及年代際變化，得出，其總體變化趨勢(shì)十分平緩，北疆地區(qū)發(fā)生頻次平均為49次／10年，南疆地區(qū)為6次／10年。北疆地區(qū)1990-1999年間雪災(zāi)出現(xiàn)的頻次略高于其他年代，而南疆雪災(zāi)出現(xiàn)的大值在2000-2009年期間。

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Time and Space Distribution Characteristics Research of Xinjiang Meteorological Snow Disaster in 1960-2014

HU Lie-qun1， ZHANG Lian-cheng1，2?， LIANG Feng-chao3， LI Shuai3
（1．Urumqi Meteorological Satellite Ground Station，Urumqi，Xinjiang，830011，China；2．Geography and Tourism Science Institute，Xinjiang Normal University，Urumqi，Xinjiang，830054，China；3．Climate Center of Xinjiang Meteoroloyical Bureau，Urumqi，Xinjiang，830002，China）

Based on the meteorological datum from 1961-2014 recorded by 88 weather stations in the area of Xinjiang，the trends of the number of days with snow cover of 0 cm depth，the seasonal maximum snow cove depth are analyzed，the spatial and temporal characteristics of snow disaster are revealed.The results show that：（1）The maximum snow cove depth appear in the northeast of Altai，and the longest snow cover days occur in the region of Yili and the middle of Tianshan Mountains，several meteorological stations in the south of Tianshan Mountains owe higher snow cove depth and snow cove days also.（2）The snow disasters has befell mainly in the region of Altai，Yi?li，Bozhou，east of Tacheng and west of Changji.It happens rarely in the south of Xinjang，except a few of stations which is in the south side of Tianshan Mountains.（3）The interannual and decadal characteristics of snow disaster，their trend are very gentle overall，at intervals of 10 years the averge frequency is 49 times in northern Xinjiang，6 times in southern Xinjiang.

Snow Disaster；The number of snow cover days；Snow depth；Xinjiang

P405

A

1008?9659（2015）03?001?06

2015-07-15

自治區(qū)科技支疆項(xiàng)目（2013911104）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41471358）；中國(guó)氣象局關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目（CMAGJ2014M62）；中國(guó)沙漠氣象科學(xué)研究基金（sqj2012013）聯(lián)合資助。

胡列群（1965-），男，江蘇南充人，高級(jí)工程師，主要從事氣候變化與衛(wèi)星遙感的研究。

?［通訊作者］張連成（1990-），男，江蘇徐州人，研究生，主要從事資源環(huán)境遙感的研究。