西北典型站的降水、輻射與沙塵暴的關系分析

拉毛求吉 張玉香 毛樹娜

摘 要：本文對比分析了哈密站五十年來月降水量，日輻射與月沙塵暴日數(shù)資料，通過分類處理，對沙塵暴的發(fā)生建立了關于熱力因子（輻射）與沙源因子（降水的影響）的預報模型，并對其進行討論，得出他們之間的相互關系。通過對比分析，全年降水的減少，春季干燥高輻射，冬季高輻射對哈密沙塵暴的多少有最為顯著的影響。通過對典型月份的分析，降水量與輻射的負相關系數(shù)比較高，但降水，輻射與沙塵暴的關系并不明顯。

關鍵詞：哈密;沙塵暴;降水;輻射;相關系數(shù)

哈密，是新疆維吾爾自治區(qū)下轄地級市，位于新疆東部，是新疆通向中國內(nèi)地的要道，自古就是絲綢之路的咽喉，有“西域襟喉，中華拱衛(wèi)”和“新疆門戶”之稱。哈密地區(qū)屬于溫帶半干旱大陸性氣候，沙塵暴是沙暴和塵暴的結(jié)合。這是一種天氣現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，它是我國沙塵暴爆頻率最高的地區(qū)之一。本文系統(tǒng)分析處理了五十年來哈密的沙塵暴，降水和輻射的資料，并進一步探討了降水，輻射，沙塵暴的相互關系。

一、資料和方法

本文主要用了國家氣象中心氣象資料室的五十年來哈密完整的月沙塵暴日數(shù)，月降水量，和四十年的日輻射資料。對于缺測的資料則不在統(tǒng)計范圍之內(nèi)。主要運用兩種方法進行研究。

1.先統(tǒng)計出五十年來降水，沙塵暴的月平均值。和四十年來輻射資料的日平均值。對沙塵暴，降水和輻射的關系做月變化的關系圖，然后做它們之間的相關系數(shù)，結(jié)合圖和相關系對它們進行分析。

2.選出一典型月進行統(tǒng)計，本文選四月為特例進行分析。過去四十年的沙塵暴、降水和輻射趨勢及其相關系數(shù)。典型月份相關性分析。

二、 哈密站資料分析和處理

1.哈密站沙塵暴，降水與輻射的月變化統(tǒng)計分析。

通過50年沙塵暴，降水與輻射月平均變化分析（表1）可知，每年春季的 3，4，5月份是沙塵暴的高發(fā)期，其中以4月份為最多。五十年平均為每月3.09 次。過了5月份后沙塵暴次數(shù)急劇下降，10月份達到最低值，為每月0.205次，然后11月，十二月有所上升。對五十年月平均降水量的分析可見，哈密全年都干旱少雨。三月的降水為全年最底，僅為12.08毫米。以后逐月增加，到七月達到全年最高，也僅為68.62毫米。然后又逐月降至三月最低點。月變化量相當大，達5.68倍。春天和冬天，尤其是春天，都非常干燥，為沙塵暴提供了豐富的沙源。

每年的12月份的輻射為全年最低，然后逐月遞增，在六月份達到全年最高。五六月份的輻射高于七月份，可能與七月的降水比較多，影響了輻射量。 同樣，十二月份的降水高于一月和二月，使其輻射遠低于一二月份。

降水，輻射與沙塵暴有著比較密切的關系。在春季，降水量極少，輻射量明顯的升高，植被的稀少及背靠廣闊的沙漠為沙塵暴提供了豐富的沙源，使沙塵暴在春季頻頻爆發(fā)（再加上春季寒潮的頻繁南下，造成的強風，也是一重要原因，不在本文的研究范圍之內(nèi)）。夏季降水明顯增多，氣候比較濕潤，植被增多，沙源減少，雖然輻射值很高，但沙塵暴還是極大地減少了，并有逐月下降的趨勢。由上圖可知，十月份沙塵暴最少。冬季，降水減少，雖輻射降低，但裸露的地面還是有豐富的沙源，再加上大風因素，沙塵暴有所回升。降水基本上是隨著輻射的增高而增加。但輻射在六月達到極值，而降水在七月達到極值。

2.哈密月平均沙塵暴與降水，輻射的相關分析。

本文主要探討輻射、降水，沙塵暴這3個氣候因子的相互影響。表2給出了哈密沙塵暴，降水，輻射在不同季節(jié)內(nèi)的相關程度，以此說明沙塵暴，輻射，降水這3個氣候因的相互關系。哈密沙塵暴與月降水量呈比較明顯的負相關關系，相關系數(shù)為-0.22379 與春季平均降水量的相關系數(shù)為-0.39819，與冬季降水量的負相關關系 最為顯著，達到了-0.7868，通過0 01的信度檢驗。而沙塵暴與夏季降水呈顯著的正相關關系。這可能與夏季氣候因子比較復雜有關，比如植被恢復等等。總體而言，沙塵暴與降水量還是明顯負相關的。月平均輻射與沙塵暴的相關系數(shù)為0.315635。其中夏季和冬季的相關系數(shù)最為顯著，分別達到了0.963322，0.757107。通過了0.01信度檢驗。春季相關系數(shù)為-0.43099，通過了0.01的信度檢驗。全年降水與輻射的相關系數(shù)為0.775876，其中春季高達0.99935，夏季為0.597837，只是到了冬季為-0.19366?？梢姡诖杭窘邓康臏p少，干燥，輻射的增加會增加哈密的沙塵暴天氣，輻射的增加又會增加降水量，而降水量的增加會減少沙塵暴的發(fā)生，所以這三個氣象因子會保持在一個平衡之中，任何一個因子的改變都會引起連鎖反應。夏東兩季也是如此。

3.哈密站典型月沙塵暴與降水，輻射年變化關系分析（本文對四月進行分析）

由表3顯示：在七十年代的十年間，沙塵暴達到了一個總體的峰值，其中1975年達到了歷史最高的11次。八十年代以后，沙塵暴的次數(shù)逐步下降。從1989 --1999年更是只發(fā)生了一次沙塵。但2000年后沙塵暴又有抬頭的趨勢，2000年，又發(fā)生了2次沙塵暴。從降水量的角度看，哈密的降水極少，其中連續(xù)幾年在四月降水量為零。在20世紀80年代初以前，除個別年份如1964年外，降水量是極少的。但九十年代中期起降水量有增加的趨勢，由此說明沙塵和降水量有密切的關系。但降水量和輻射的關系在圖中并無明顯的相互關系，需在相關系數(shù)中做進一步的探討。在四月，降水量極少，植被稀少，地表直接處于太陽輻射之下，因為春季輻射明顯的升高，使沙塵暴有著豐富的沙源。再加上強熱力不穩(wěn)定和強風，使四月成為沙塵暴爆發(fā)最頻繁的月份。

4.哈密站四月份沙塵暴，降水，輻射的相關系數(shù)。

下面探討四月份輻射、降水，沙塵暴這3個氣候因子的相互影響。表4給出了哈密站月沙塵暴日數(shù)，月降水量，輻射在四月份的相關程度，以此說明沙塵暴，降水量，輻射3個氣候因子的相互關系。哈密站沙塵暴與月降水量呈不很明顯的負相關性，相關系數(shù)僅為-0.15393。四月份平均輻射與沙塵暴的相關系數(shù)為 0.02927。四月份輻射與沙塵暴的關系沒有通過檢驗，并沒有明顯的相互關系，但由輻射與沙塵暴的負相關性上可知，沙塵暴時的沙塵微粒還是對輻射產(chǎn)生了一定的影響。降水量和沙塵暴得相關系數(shù)還是值得參考的。降水與輻射的關系呈比較明顯的負相關，相關系數(shù)為-0.29461。主要原因為降水時的云層，給輻射值造成了不同程度的影響，使輻射值有所降低。

三、沙塵暴的治理與對策

近年來，強沙塵暴不斷爆發(fā)。沙塵暴不僅在西北地區(qū)肆虐，更是已經(jīng)到達北京，南方濕潤地區(qū)甚至是韓國，日本等國，已經(jīng)引起了國際社會的關注。造成危害嚴重的強沙塵暴增加的原因主要與下面兩個因素有關：一是多年來，由于人類活動的不合理開墾、過度放牧、砍伐森林，濫采，濫用水資源，造成了大面積植被破壞，加劇了沙化。二是改革開放以來，隨著人口的增加和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，在相同強度下沙塵暴造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失將顯著增加。這就告誡人們：如果任其沙化過程蔓延和擴展，即使在沙塵暴天氣發(fā)生處于減弱期，其發(fā)生的強度及造成的損失仍將處于增加的趨勢。

近10年來的事實及多個全球氣候模式以及區(qū)域模式的分析結(jié)果指出，在接下來的幾十年里，在全球變暖的背景下，北半球的中緯度地區(qū)，降水量變化不大，但溫度顯著升高，地表蒸散加大，土壤變干。這是有利于沙塵暴發(fā)生的氣候背景。再加上環(huán)境惡化，短期內(nèi)很難從根本上扭轉(zhuǎn)。因此，嚴重沙塵暴事件的發(fā)生仍值得我們關注。

因此應建立和完善沙塵天氣的監(jiān)測，預警系統(tǒng)，加強對沙塵暴天氣形成機理的研究，為沙塵暴的準確預測提供科學依據(jù)：一是建立和完善北方地區(qū)沙塵天氣的檢測，預警系統(tǒng)。我國北方地區(qū)，特別是西北地區(qū)，經(jīng)濟仍較落后，氣象臺站稀少，設備較落后，難以適應對沙塵暴天氣進行監(jiān)測，預警的要求。建議盡快建立，完善沙塵天氣的動態(tài)監(jiān)測，預警系統(tǒng)，應用氣象衛(wèi)星，雷達，自動氣象站及各種常規(guī)觀測手段，對沙塵暴的形成，發(fā)展和傳播進行跟蹤監(jiān)測，建立相關要素資料數(shù)據(jù)庫，探索將傳統(tǒng)的天氣學方法和現(xiàn)代數(shù)值預報方法有效結(jié)合的沙塵天氣長中短期預報方法，已形成沙塵暴檢測，預警和服務系統(tǒng)，加強聯(lián)防，為政府部門決策提供及時可靠的科學依據(jù)。二是加強沙塵暴的形成條件，機理，變化規(guī)律等方面的研究。目前對沙塵暴的形成和發(fā)展規(guī)律以及沙塵遠距離輸送的天氣條件了解甚少。預測沙塵暴的能力相對較低。主要是通過大風的預報來預測沙塵暴的發(fā)生。因此，有必要加強對沙塵暴的形成條件、機理和變化規(guī)律的研究，以提高沙塵暴天氣的直接預報能力。此外，有必要對中國北方沙塵暴的氣候基本特征的研究，對沙塵暴年際季節(jié)和晝夜變化的音頻分析，以及氣候變化和荒漠化和沙塵暴的歷史之間的關系，極端的氣候條件和沙塵暴的發(fā)生，發(fā)展，未來氣候變化對中國北方和強沙塵暴發(fā)生的，可能影響氣候變化對荒漠化和沙塵暴的影響評價的范圍，為荒漠化防治提供科學依據(jù)。三是加強生態(tài)環(huán)境，減少沙塵暴的危害。北方地區(qū)沙塵暴的沙塵來源，既有來自沙漠化地區(qū)的沙塵，也由本地沙塵的貢獻。因此，加強沙地管理和種草，改善和保護生態(tài)環(huán)境，減少或切斷沙塵供應，將是減輕或避免沙塵暴危害的重要措施。

四、結(jié)語

1.新疆沙塵暴的高發(fā)區(qū)是南北兩大沙漠，沙漠南緣和北坡都比沙漠周邊地區(qū)高，平原和盆地是高發(fā)區(qū)。哈密站位于東疆，盆地的邊緣。屬于沙塵暴的次高發(fā)區(qū)，沙塵暴主要發(fā)生在3～9個月，4月最高。最低為十月。

2.春季降水量比冬季有著比較明顯的增加，而沙塵暴冬季卻比春季少的多。這主要是春季輻射顯著增加，蒸發(fā)量增大，地面植被稀少。沙源比冬季豐富的多。由此可見沙塵暴是多種氣象因子綜合的結(jié)果。單純的一個氣象因子的改變無法造成真正的沙塵暴。

3.春季和冬季兩季沙塵暴日數(shù)與年降水量呈顯著負相關。在夏季成正相關主要是八月份降水減少沙塵暴也減少。由于夏季植被比較好，雖然八月降水減少，但沙塵暴還是持續(xù)減少。

4.沙塵暴日數(shù)與輻射在夏季和冬季成極其明顯的負相關。春季成比較明顯的負相關。但僅僅分析四月卻并無相關性。

5.在月變化中，降水量和輻射成明顯的正相關，隨輻射的增加，降水量也逐漸的增加。在年變化中，降水與輻射成負相關，即降水增加輻射減少。

6.本文以月為單位進行沙塵暴，降水，輻射的關系分析。由于時間單位過長，分析效果并不太好，如果以天為單位，效果可能好的多。

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作者簡介：拉毛求吉（1994-）女，藏族，青海玉樹人，大專，技術員，從事氣象綜合觀測工作。