西北典型站的降水、辐射与沙尘暴的关系分析

拉毛求吉 张玉香 毛树娜

摘 要：本文对比分析了哈密站五十年来月降水量，日辐射与月沙尘暴日数资料，通过分类处理，对沙尘暴的发生建立了关于热力因子（辐射）与沙源因子（降水的影响）的预报模型，并对其进行讨论，得出他们之间的相互关系。通过对比分析，全年降水的减少，春季干燥高辐射，冬季高辐射对哈密沙尘暴的多少有最为显著的影响。通过对典型月份的分析，降水量与辐射的负相关系数比较高，但降水，辐射与沙尘暴的关系并不明显。

关键词：哈密;沙尘暴;降水;辐射;相关系数

哈密，是新疆维吾尔自治区下辖地级市，位于新疆东部，是新疆通向中国内地的要道，自古就是丝绸之路的咽喉，有“西域襟喉，中华拱卫”和“新疆门户”之称。哈密地区属于温带半干旱大陆性气候，沙尘暴是沙暴和尘暴的结合。这是一种天气现象，在这种现象中，它是我国沙尘暴爆频率最高的地区之一。本文系统分析处理了五十年来哈密的沙尘暴，降水和辐射的资料，并进一步探讨了降水，辐射，沙尘暴的相互关系。

一、资料和方法

本文主要用了国家气象中心气象资料室的五十年来哈密完整的月沙尘暴日数，月降水量，和四十年的日辐射资料。对于缺测的资料则不在统计范围之内。主要运用两种方法进行研究。

1.先统计出五十年来降水，沙尘暴的月平均值。和四十年来辐射资料的日平均值。对沙尘暴，降水和辐射的关系做月变化的关系图，然后做它们之间的相关系数，结合图和相关系对它们进行分析。

2.选出一典型月进行统计，本文选四月为特例进行分析。过去四十年的沙尘暴、降水和辐射趋势及其相关系数。典型月份相关性分析。

二、 哈密站资料分析和处理

1.哈密站沙尘暴，降水与辐射的月变化统计分析。

通过50年沙尘暴，降水与辐射月平均变化分析（表1）可知，每年春季的 3，4，5月份是沙尘暴的高发期，其中以4月份为最多。五十年平均为每月3.09 次。过了5月份后沙尘暴次数急剧下降，10月份达到最低值，为每月0.205次，然后11月，十二月有所上升。对五十年月平均降水量的分析可见，哈密全年都干旱少雨。三月的降水为全年最底，仅为12.08毫米。以后逐月增加，到七月达到全年最高，也仅为68.62毫米。然后又逐月降至三月最低点。月变化量相当大，达5.68倍。春天和冬天，尤其是春天，都非常干燥，为沙尘暴提供了丰富的沙源。

每年的12月份的辐射为全年最低，然后逐月递增，在六月份达到全年最高。五六月份的辐射高于七月份，可能与七月的降水比较多，影响了辐射量。 同样，十二月份的降水高于一月和二月，使其辐射远低于一二月份。

降水，辐射与沙尘暴有着比较密切的关系。在春季，降水量极少，辐射量明显的升高，植被的稀少及背靠广阔的沙漠为沙尘暴提供了丰富的沙源，使沙尘暴在春季频频爆发（再加上春季寒潮的频繁南下，造成的强风，也是一重要原因，不在本文的研究范围之内）。夏季降水明显增多，气候比较湿润，植被增多，沙源减少，虽然辐射值很高，但沙尘暴还是极大地减少了，并有逐月下降的趋势。由上图可知，十月份沙尘暴最少。冬季，降水减少，虽辐射降低，但裸露的地面还是有丰富的沙源，再加上大风因素，沙尘暴有所回升。降水基本上是随着辐射的增高而增加。但辐射在六月达到极值，而降水在七月达到极值。

2.哈密月平均沙尘暴与降水，辐射的相关分析。

本文主要探讨辐射、降水，沙尘暴这3个气候因子的相互影响。表2给出了哈密沙尘暴，降水，辐射在不同季节内的相关程度，以此说明沙尘暴，辐射，降水这3个气候因的相互关系。哈密沙尘暴与月降水量呈比较明显的负相关关系，相关系数为-0.22379 与春季平均降水量的相关系数为-0.39819，与冬季降水量的负相关关系 最为显著，达到了-0.7868，通过0 01的信度检验。而沙尘暴与夏季降水呈显著的正相关关系。这可能与夏季气候因子比较复杂有关，比如植被恢复等等。总体而言，沙尘暴与降水量还是明显负相关的。月平均辐射与沙尘暴的相关系数为0.315635。其中夏季和冬季的相关系数最为显著，分别达到了0.963322，0.757107。通过了0.01信度检验。春季相关系数为-0.43099，通过了0.01的信度检验。全年降水与辐射的相关系数为0.775876，其中春季高达0.99935，夏季为0.597837，只是到了冬季为-0.19366。可见，在春季降水量的减少，干燥，辐射的增加会增加哈密的沙尘暴天气，辐射的增加又会增加降水量，而降水量的增加会减少沙尘暴的发生，所以这三个气象因子会保持在一个平衡之中，任何一个因子的改变都会引起连锁反应。夏东两季也是如此。

3.哈密站典型月沙尘暴与降水，辐射年变化关系分析（本文对四月进行分析）

由表3显示：在七十年代的十年间，沙尘暴达到了一个总体的峰值，其中1975年达到了历史最高的11次。八十年代以后，沙尘暴的次数逐步下降。从1989 --1999年更是只发生了一次沙尘。但2000年后沙尘暴又有抬头的趋势，2000年，又發生了2次沙尘暴。从降水量的角度看，哈密的降水极少，其中连续几年在四月降水量为零。在20世纪80年代初以前，除个别年份如1964年外，降水量是极少的。但九十年代中期起降水量有增加的趋势，由此说明沙尘和降水量有密切的关系。但降水量和辐射的关系在图中并无明显的相互关系，需在相关系数中做进一步的探讨。在四月，降水量极少，植被稀少，地表直接处于太阳辐射之下，因为春季辐射明显的升高，使沙尘暴有着丰富的沙源。再加上强热力不稳定和强风，使四月成为沙尘暴爆发最频繁的月份。

4.哈密站四月份沙尘暴，降水，辐射的相关系数。

下面探讨四月份辐射、降水，沙尘暴这3个气候因子的相互影响。表4给出了哈密站月沙尘暴日数，月降水量，辐射在四月份的相关程度，以此说明沙尘暴，降水量，辐射3个气候因子的相互关系。哈密站沙尘暴与月降水量呈不很明显的负相关性，相关系数仅为-0.15393。四月份平均辐射与沙尘暴的相关系数为 0.02927。四月份辐射与沙尘暴的关系没有通过检验，并没有明显的相互关系，但由辐射与沙尘暴的负相关性上可知，沙尘暴时的沙尘微粒还是对辐射产生了一定的影响。降水量和沙尘暴得相关系数还是值得参考的。降水与辐射的关系呈比较明显的负相关，相关系数为-0.29461。主要原因为降水时的云层，给辐射值造成了不同程度的影响，使辐射值有所降低。

三、沙尘暴的治理与对策

近年来，强沙尘暴不断爆发。沙尘暴不仅在西北地区肆虐，更是已经到达北京，南方湿润地区甚至是韩国，日本等国，已经引起了国际社会的关注。造成危害严重的强沙尘暴增加的原因主要与下面两个因素有关：一是多年来，由于人类活动的不合理开垦、过度放牧、砍伐森林，滥采，滥用水资源，造成了大面积植被破坏，加剧了沙化。二是改革开放以来，随着人口的增加和经济的持续发展，在相同强度下沙尘暴造成的人员伤亡和经济损失将显著增加。这就告诫人们：如果任其沙化过程蔓延和扩展，即使在沙尘暴天气发生处于减弱期，其发生的强度及造成的损失仍将处于增加的趋势。

近10年来的事实及多个全球气候模式以及区域模式的分析结果指出，在接下来的几十年里，在全球变暖的背景下，北半球的中纬度地区，降水量变化不大，但温度显著升高，地表蒸散加大，土壤变干。这是有利于沙尘暴发生的气候背景。再加上环境恶化，短期内很难从根本上扭转。因此，严重沙尘暴事件的发生仍值得我们关注。

因此应建立和完善沙尘天气的监测，预警系统，加强对沙尘暴天气形成机理的研究，为沙尘暴的准确预测提供科学依据：一是建立和完善北方地区沙尘天气的检测，预警系统。我国北方地区，特别是西北地区，经济仍较落后，气象台站稀少，设备较落后，难以适应对沙尘暴天气进行监测，预警的要求。建议尽快建立，完善沙尘天气的动态监测，预警系统，应用气象卫星，雷达，自动气象站及各种常规观测手段，对沙尘暴的形成，发展和传播进行跟踪监测，建立相关要素资料数据库，探索将传统的天气学方法和现代数值预报方法有效结合的沙尘天气长中短期预报方法，已形成沙尘暴检测，预警和服务系统，加强联防，为政府部门决策提供及时可靠的科学依据。二是加强沙尘暴的形成条件，机理，变化规律等方面的研究。目前对沙尘暴的形成和发展规律以及沙尘远距离输送的天气条件了解甚少。预测沙尘暴的能力相对较低。主要是通过大风的预报来预测沙尘暴的发生。因此，有必要加强对沙尘暴的形成条件、机理和变化规律的研究，以提高沙尘暴天气的直接预报能力。此外，有必要对中国北方沙尘暴的气候基本特征的研究，对沙尘暴年际季节和昼夜变化的音频分析，以及气候变化和荒漠化和沙尘暴的历史之间的关系，极端的气候条件和沙尘暴的发生，发展，未来气候变化对中国北方和强沙尘暴发生的，可能影响气候变化对荒漠化和沙尘暴的影响评价的范围，为荒漠化防治提供科学依据。三是加强生态环境，减少沙尘暴的危害。北方地区沙尘暴的沙尘来源，既有来自沙漠化地区的沙尘，也由本地沙尘的贡献。因此，加强沙地管理和种草，改善和保护生态环境，减少或切断沙尘供应，将是减轻或避免沙尘暴危害的重要措施。

四、结语

1.新疆沙尘暴的高发区是南北两大沙漠，沙漠南缘和北坡都比沙漠周边地区高，平原和盆地是高发区。哈密站位于东疆，盆地的边缘。属于沙尘暴的次高发区，沙尘暴主要发生在3～9个月，4月最高。最低为十月。

2.春季降水量比冬季有着比较明显的增加，而沙尘暴冬季却比春季少的多。这主要是春季辐射显著增加，蒸发量增大，地面植被稀少。沙源比冬季丰富的多。由此可见沙尘暴是多种气象因子综合的结果。单纯的一个气象因子的改变无法造成真正的沙尘暴。

3.春季和冬季两季沙尘暴日数与年降水量呈显著负相关。在夏季成正相关主要是八月份降水减少沙尘暴也减少。由于夏季植被比较好，虽然八月降水减少，但沙尘暴还是持续减少。

4.沙尘暴日数与辐射在夏季和冬季成极其明显的负相关。春季成比较明显的负相关。但仅仅分析四月却并无相关性。

5.在月变化中，降水量和辐射成明显的正相关，随辐射的增加，降水量也逐渐的增加。在年变化中，降水與辐射成负相关，即降水增加辐射减少。

6.本文以月为单位进行沙尘暴，降水，辐射的关系分析。由于时间单位过长，分析效果并不太好，如果以天为单位，效果可能好的多。

参考文献：

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[4] 陆军天，王守荣，邹旭恺，气候异常对我国北方地区沙尘暴的影响及其对策，气象出版社，2002

作者简介：拉毛求吉（1994-）女，藏族，青海玉树人，大专，技术员，从事气象综合观测工作。