肅北縣大風氣候特征分析

張錦鳳+王勝軍

摘要 利用肅北國家氣象觀測站1973—2016年逐月風向、風速等觀測資料，對肅北地區(qū)近44年大風日數(shù)、最大風速、平均風速及風向頻率進行統(tǒng)計分析。結果表明，近44年，肅北縣年平均大風日數(shù)21.0 d，總體呈增多趨勢，春、冬季為大風多發(fā)季；年平均最大風速為15.6 m/s，冬季最大，春季次之，夏季最小，總體呈減小趨勢，其中前30年顯著減小，后14年顯著增大；平均風速為2.7 m/s，最大出現(xiàn)在春季，冬季次之，夏、秋2季最小，平均風速年、四季變化總體均呈減小趨勢；全年SSE向風最多，NW和SE向風次之，ENE、E、SW、WSW向風最少。

關鍵詞 大風氣候；特征分析；風速；風向；甘肅肅北

中圖分類號 P425.47 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）10-0216-02

肅北蒙古族自治縣位于甘肅省西北部，河西走廊西端南北兩側，縣域分南山和北山2個不相連的區(qū)域，本文分析僅指南山地區(qū)。肅北縣為甘肅省風能密度最大的地區(qū)之一，平均每天可利用的有效風速小時數(shù)在10 h以上，但同時大風天氣對當?shù)剞r牧業(yè)生產帶來很大影響。因此，研究大風氣候特征對大風氣象災害防御及合理利用風能資源具有十分重要的指導意義[1-3]。

1 資料與方法

利用肅北國家氣象觀測站1973—2016年共44年逐年逐月大風日數(shù)、最大風速、平均風速、風向頻率等資料，采用折線圖法、趨勢分析法等，按3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至翌年2月為冬季，對肅北縣大風氣候特征進行統(tǒng)計分析。其中，1973—2006年使用EL型電接風向風速計觀測，2007年1月后自動氣象站運行，采用天津氣象儀器廠的EL15-2D型單翼風向傳感器和EL15-2A型風杯風速傳感器進行觀測，2015年1月起新型自動氣象站正式運行，采用中環(huán)天儀天津氣象儀器有限公司的EL15-2C型風向傳感器和EL15-1C型風速傳感器進行觀測。根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》的規(guī)定：最大風速是指某個時段內出現(xiàn)的最大10 min平均風速值；大風指瞬時風速達到或超過17.0 m/s（或目測估計風力達到或超過8級）的風[4]。只要一日內記有大風天氣現(xiàn)象，不論時間長短和出現(xiàn)次數(shù)均記為一個大風日。

2 氣候特征分析

2.1 大風日數(shù)變化特征

2.1.1 年變化。近44年肅北縣出現(xiàn)大風日數(shù)共計922 d，年平均大風日數(shù)21.0 d。其中，年最多大風日數(shù)為63 d，出現(xiàn)在2013年；年最少大風日數(shù)為2 d，出現(xiàn)在2009年。大風日數(shù)年際變化趨勢如圖1所示，年氣候傾向變化率為1.846 d/10年，總體呈增多趨勢。其中，1973—2009年呈波動減少趨勢，2010—2007年呈顯著增加趨勢[5]。

2.1.2 月變化。1—12月月平均大風日數(shù)依次為3.7、2.3、2.0、1.5、1.4、1.0、0.7、0.3、0.2、1.0、3.0、3.7 d，各月均可能出現(xiàn)大風，其中1月、12月月平均大風日數(shù)最多，11月次之；9月月平均大風日數(shù)最少，次之為8月。

從季節(jié)分布看，冬季大風日數(shù)最多，平均為9.7 d；春季大風日數(shù)次之，平均為4.9 d；秋季平均大風日數(shù)4.3 d；夏季最少，平均為2.0 d。春、冬2季大風日數(shù)占年總大風日數(shù)的70.0%，為大風多發(fā)季節(jié)。春、冬2季大風日數(shù)與年總大風日數(shù)相關系數(shù)分別為0.866、0.665，通過99%的顯著性檢驗，說明春、冬2季大風日數(shù)與年總大風日數(shù)呈顯著正相關性。因此，春、冬2季大風日數(shù)變化趨勢與年大風日數(shù)變化趨勢一致。

2.2 最大風速變化特征

近44年，肅北縣年平均最大風速為15.6 m/s，最大風速最大值為26.0 m/s，出現(xiàn)在1976年；最大風速最小值為10.0 m/s，出現(xiàn)在2003年。從月變化來看，月平均最大風速最大值為13.1 m/s，出現(xiàn)在1月；次之為13.0 m/s，出現(xiàn)在12月；月平均最大風速最小值為9.3 m/s，出現(xiàn)在8月、9月。從季節(jié)變化來看，季平均最大風速最大值為13.0 m/s，出現(xiàn)在冬季；其次為11.8 m/s，出現(xiàn)在春季；最小值為9.7 m/s，出現(xiàn)在夏季。

由圖2可知，近44年肅北縣年平均最大風速氣候傾向率為-0.75 m/（s·10年），總體呈減小趨勢[3]。其中，前30年（1973—2002年）以每10年2.461 m/s的速率波動減小，呈顯著減小趨勢；后14年（2003—2016年）以每10年6.686 m/s的速率波動增大，呈顯著增大趨勢。

2.3 平均風速變化特征

近44年，肅北縣平均風速為2.7 m/s，最大平均風速為4.3 m/s，出現(xiàn)在1973年；最小平均風速為2.2 m/s，出現(xiàn)在1999年和2002年，極差2.1 m/s。從月變化來看，4月風速最大，為3.2 m/s；5月次之，為3.1 m/s；7月、9月風速最小，為2.5 m/s；2月、8月、10月次之，為2.6 m/s，極差為0.7 m/s。從四季來看，春季、夏季、秋季、冬季平均風速分別為3.0、2.6、2.6、2.9 m/s，平均風速最大出現(xiàn)在春季，次之為冬季，夏、秋2季平均風速最小。由表1可知，1973—2016年近44年平均風速的年、四季變化均呈減小趨勢；其中1973—1994年（前22年）平均風速年、四季變化均呈減小趨勢，1995—2016年（后22年）平均風速年、四季變化均呈增大趨勢。

2.4 風向頻率變化特征

由圖3可知，肅北縣全年SSE向風最多，占全年的21.4%；次之為NW和SE向風，分別占全年（不包括靜風，下同）的15.5%和14.3%。最少風向為ENE、E、SW、WSW，每年平均出現(xiàn)1次，平均僅占全年的1.2%；次少風向為NNE、NE、ESE、SSW、W，年平均出現(xiàn)僅2次，占全年的2.4%。第二象限風向（SE、SSE、S）占全年風向的45.2%，第四象限風向（WNW、NW、NNW、N）占全年的39.3%。因此，全年偏西北向（135°～180°）和東南向偏南（292.5°～360.0°）風最多。

3 結論

（1）近44年，肅北縣年平均大風日數(shù)為21.0 d，總體呈增多趨勢。冬季大風日數(shù)最多，春季次之，夏季最少。其中春、冬2季大風日數(shù)占年總大風日數(shù)的70.0%，為大風多發(fā)季節(jié)。

（2）近44年，肅北縣年平均最大風速為15.6 m/s，冬季最大，春季次之，夏季最小。年平均最大風速總體呈減小趨勢，其中前30年顯著減小，后14年顯著增大。

（3）近44年，肅北縣平均風速為2.7 m/s，平均風速最大出現(xiàn)在春季，次之為冬季，夏、秋2季平均風速最小。近44年，平均風速年、四季變化總體均呈減小趨勢，其中前22年均呈減小趨勢，后22年均呈增大趨勢。

（4）肅北縣全年SSE向風最多，NW和SE向風次之，ENE、E、SW、WSW向風最少。全年偏西北向（135°～180°）和東南向偏南（292.5°～360.0°）風最多。

4 參考文獻

[1] 沈慧群，孫存清.東疆三大風區(qū)大風氣候特征對比分析[J].農村經濟與科技，2011（1）：6-8.

[2] 楊曉玲，丁文魁，袁金梅，等.河西走廊東部大風氣候特征及預報[J].大氣科學學報，2012（1）：121-127.

[3] 董安祥，胡文超，張宇，等.河西走廊特殊地形與大風的關系探討[J].冰川凍土，2014（2）：347-351.

[4] 俞衛(wèi)平.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003：24.

[5] 姚正毅，王濤，陳廣庭，等.近40a甘肅河西地區(qū)大風日數(shù)時空分布特征[J].中國沙漠，2006（1）：65-70.