老哈河下游地区起沙风特征

杨林　韩广　李广　朱婷　谭慧婷　谭陈恬

摘 要 应用中国科学院奈曼沙漠化研究站2006～2013年的气象资料，统计分析了老哈河下游地区近8年来的起沙风特征.结果表明：（1）起沙风的月平均风速为5.81～6.75 m·s-1，最大风速变化范围为17.40～25.60 m·s-1.春季（3～5月）是老哈河下游地区的主要风沙活动期.（2）起沙风风向以WNW和NW及W为主，分别占年起沙风频率的16.02%，12.66%和11.18%.不同月份、季节起沙风向变化及各方向所占频率也有较大差异.在风沙活动期内，起沙风风向以WNW和NW为主，分别占该时段起沙风频率的14.35%和13.44%；其次为SW和SSE及W风向，分别占该时段起沙风频率的8.51%、8.35%和8.11%；起沙风风向变化频繁，但西北风占主导地位，西南风次之.

关键词 起沙风；风沙活动期 ；老哈河

中图分类号 P931 文献标识码 A 文章编号 1000-2537（2015）03-0001-05

风是塑造地貌形态的基本营力之一[1]，而一定强度的起沙风是引起土壤风蚀和沙尘天气最主要和最直接的动力因素[2].区域大气环流的整体形势控制着区域内各种风沙地貌形成发育的整体格局[3].因此系统研究一个地区的起沙风特征，不仅有助于了解研究区的风沙活动规律，解释沙尘天气频繁发生的原因[4]，也能够更准确掌握风沙地貌形成的动力因素，为研究区科学防沙治沙提供理论依据[5-6].

老哈河下游河岸沙丘是中国季风和非季风交错区的典型河岸沙丘带[7]（图1）.近年来该地区是科尔沁沙地风蚀强烈和沙尘危害程度最严重的区域之一.本文利用中国科学院奈曼沙漠化研究站自动气象站2006—2013年的风速、风向原始数据，统计分析了老哈河下游地区8年来的起沙风分布特征，对该区域的生态环境建设以及风沙危害的防治都具有重要的理论与实际意义.

1 研究区概况

老哈河下游位于科尔沁沙地的腹地.该地区气候属温带半干旱大陆性季风气候，年均气温6.5 ℃，极端最高温39 ℃，极端最低温-29.3 ℃，年平均降水量352 mm，且分布不均，年均降水量的70%～80%主要集中在7～9 月，年蒸发量为1 500～2 500 mm[8]；地貌类型以流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和面积不等的平缓沙地及低洼地交错分布为特征；土壤类型主要为地带性的栗钙土和非地带性的沙土、草甸土、盐碱土[6].该地区属于典型的农牧交错地区，生态环境比较脆弱，易退化或发生严重沙漠化[9] （图1）.

2 研究方法

2.1 数据来源

2006～2013年的风速、风向原始数据，均来源于中国科学院奈曼沙漠化研究站自动气象站（42°56′ N， 120°42′ E，海拨358 m）.数据采集间隔时段为1 h，风速、风向的观测高度为10 m，风向数据用0°～360°方位角表示.

2.2 统计方法

根据相关研究[10-11]和野外实地观测，老哈河下游地区临界起沙风速为5 m·s-1（10 m高处）.将逐年的原始风速、风向数据以1 h为统计单位，统计计算每月大于5 m·s-1起沙风沙速的平均风速、最大风速及出现频率（因系统故障原因，导致一些月份数据不完整，起沙风出现频率用起沙风出现的时数与总统计时数的百分比表示）.

为了突出起沙风的分布特征，选择原始数据中大于5 m·s-1 风速数据，按罗盘N，NNE，NE，ENE，E，ESE，SE，SSE，S，SSW，SW，WSW，W，WNW，NW和NNW共16个方位逐月统计各方位的起沙风，并计算不同方位起沙风的出现频率.

3 结果分析

3.1 起沙风风速

对2006～2013年风速记录数据分析可知，老哈河下游地区8年年平均风速为2.19 m·s-1，记录的最大风速为25.6 m·s-1，发生在2013年8月25日.2006～2013年起沙风速（≥5 m·s-1）出现的总频率为1128%.春季平均风速为2.7 m·s-1，大于起沙风速的频率为21.44%；夏季平均风速1.8 m·s-1，大于起沙风速的频率为4.05%；秋季平均风速1.98 m·s-1，大于起沙风速的频率为8.38%；冬季平均风速2.3 m·s-1，大于起沙风速的频率为11.22%.起沙风出现的频率年际之间存在一定差异，2006～2013年各起沙风频率分别为13.90%，11.15%，11.93%，11.60%，11.87%，9.06%，10.14%和10.61%.

图2 起沙风风速及其频率月变化 （2006～2013年）

Fig.2 Change of monthly sand-driving wind speed and their frequency （2006～2013）

图2为老哈河下游地区起沙风风速及频率月变化图.一年之内，起沙风风速的月平均风速为5.81～6.75 m·s-1.其中，从1月的6.12 m·s-1开始逐渐增加，至 3月月平均起沙风速达到最大值6.75 m·s-1，然后缓慢减少，至7月月平均起沙风速达降至最小值581 m·s-1，之后波动式变化.从季节上来看，春季的平均起沙风速最大，为655 m·s-1；而夏季的平均起沙风速最小，为5.94 m·s-1 ；秋、冬两季的平均起沙风速分别为6.16 m·s-1和625 m·s-1.即平均起沙风速的季节变化呈现夏季→秋季→冬季→翌年春季逐渐增加趋势.

月最大风速变化范围为17.40～25.60 m·s-1.最大值为25.60 m·s-1，出现在夏季的8月份；最小值为17.40 m·s-1，出现在冬季的1月份.除8和9月份外，其他月份的起沙风最大风速与月平均风速的变化趋势基本一致.

平均风速和最大风速是风速特征的基本描述，起沙风的频率越大，对沙丘的形成与演化起作用越强[12].由图2还可知，老哈河下游地区2006～2013年不同月份间起沙风占全年起沙风的频率相差较大，变化范围为1.86%～17.76%.起沙风在3月发生频率最大，占全年起沙风频率的17.76%，4月次之，为1683%，再次为5月，频率为13.33%.起沙风发生频率最少月份为8月，为1.86%，其次为7月和9月份，分别为210%和2.71%.从季节上来看，春季起沙风发生频率最高，占全年起沙风频率的47.92%，夏季最低，为901%，秋、冬两季频率分别为18.51% 和 24.55%.起沙风速的月际频率变化特征与平均风速的变化趋势基本相似.