北疆沙尘暴天气过程的变化趋势及其原因

吕新生 蔡仁 赵战成

摘 要：沙尘暴灾害性天气会加速土地荒漠化进程。1961—2001年北疆局地、一般性、区域性3类沙尘暴天气过程年次数分别为22.5次、14.4次、4.2次，集中在3—10月。北疆3类沙尘暴天气每10年分别减少3.4次、3.3次、1.0次，4—10月北疆降水量增加是沙尘暴天气减少原因之一。西北型、西方型、中尺度地面冷高压造成北疆区域性沙尘暴天气发生。

关键词：沙尘暴;天气过程;时间变化;成因

中图分类号：S164       文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830061

土地荒漠化是当今全球科学前沿问题之一，近年迅速得到世界各国重视。沙尘暴是一种特殊灾害性天气，是加速土地荒漠化一种重要过程，也已成为世界范围社会关注重点[1]。采用风速和能见度2个指标，沙尘暴强度分为弱沙尘暴、中等强度沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴4个级别[1]。国内对沙尘暴天气研究集中在强沙尘暴天气分析，钱正安等[2]给出1952—2000年我国强和特强沙尘暴频数分布和变化趋势，徐启运等[3]对我国西北地区13次区域性强（特强）沙尘暴天气冷高压移动路径分析，周自江等[4]建立西北地区东部群发性强沙尘暴序列并分析，但未包括新疆。吕新生等[5]对哈密地区沙尘暴天气普查分析，给出该地区局地、区域性沙尘暴天气时间变化特征。本文利用1961—2001年北疆40个地面气象观测站地面气象记录月报表和地面天气图资料，分析北疆沙尘暴天气过程时间变化特征及其与引发沙尘暴的地面冷高压之间关系。

1 资料和方法

选取1961—2001年北疆（包括阿勒泰地区、塔城地区、博尔塔拉蒙古自治州、伊犁地区、乌鲁木齐市、石河子市、昌吉回族自治州）40个地面气象观测站沙尘暴观测资料，建立北疆沙尘暴出现日序列，作为沙尘暴天气数界定基本数据。依据《地面气象观测规范》气象日界为20：00，统计沙尘暴出现日数时，若某一次沙尘暴跨越20：00，按2个出现日计算，当某一天沙尘暴出现2次或以上时，按1个出现日计算。

北疆40个站中若某日只有1站出现沙尘暴定义为局地沙尘暴，将日期连续的视为一次过程，得到局地沙尘暴天气;若某次沙尘暴天气每日2～4站出现沙尘暴视为一般性沙尘暴天气，若某次沙尘暴天气每日≥5站出现沙尘暴视为区域性沙尘暴天气。

2 北疆沙尘暴天气过程时间变化特征

1961—2001年北疆局地、一般性、区域性沙尘暴天气分别为923次、589次、172次，年平均分别为22.5次、14.4次、4.2次，占比为55%、35%、10%，以局地沙尘暴天气为主。局地沙尘暴年次数≥2次的位于额敏（2.5次）、沙湾（2.0次）、莫索湾（4.1次），一般性沙尘暴天气年次数≥2次的位于乌苏（2.5次）、额敏（3.0次）、沙湾（3.9次）、莫索湾（6.2次）、呼图壁（2.3次），区域性沙尘暴天气年次数≥2次的位于沙湾（2.4次）、莫索湾（3.0次）、呼图壁（2.2次），可见北疆奎屯河至玛纳斯河之间奎玛流域是北疆沙尘暴高发区。

局地、一般性、区域性沙尘暴过程均以持续1d为主，其中持续1d（2d）所占比例局地为87%（11%）、一般性为78%（22%）、区域性为72%（27%）（表1）。可见沙尘暴范围越大，持续时间长出现概率也越大。

北疆局地、一般性沙尘暴活跃期在3—10月，6月最多;区域性沙尘暴活跃期4—10月，5月最多。20世纪60年代、70年代、80年代、90年代北疆局地沙尘暴天气平均次数分别为25.8次、25.1次、24.7次、17.4次，到90年代减少;一般性沙尘暴天气平均次数分别为17.9次、17.0次、17.0次、7.8次，90年代明显减少;区域性沙尘暴平均次数分别为5.1次、4.5次、6.3次、1.2次，也是90年代明显减少。北疆沙尘暴天气年际变化分为3个时段（图1），其中1961—1970年沙尘暴天气由多至少，1971—1983年由少至多，1984—2001年呈逐渐减少趋势。

3 北疆沙尘暴天气过程变化趋势成因分析

1961—2001年北疆沙尘暴天气年次数呈线性减少趋势，其中减少趋势局地、一般性、区域性沙尘暴分别为3.4次/10a、3.3次/10a、1.0次/10a，年次数趋势系数分别为-0.6160、-0.5875、-0.3667，趋势系数为负，呈减少趋势，局地沙尘暴天气减少最强、区域性最弱、一般性介于两者之间。

1961—2001年4—10月北疆40站平均降水量呈增加趋势，与局地、一般性、区域性沙尘暴年次数相关系数分别为-0.2694、-0.4269、-0.3510，表明北疆降水量增加是沙尘暴天气减少原因之一;近41a 4—10月北疆区域性大风天气（每日≥5站同时出现大风）呈减少趋势，与区域性沙尘暴天气年次数相关系数为0.4452，表明区域性大风天气减少也是区域性沙尘暴天气减少的重要原因。

4 造成区域性沙尘暴天气过程的冷空气类型  引发北疆区域性沙尘暴天气地面冷高压分别为西北型（A）、西方型（B）、中尺度高压（C）。西北型（A）中，地面冷高压主体位于西西伯利亚南部，冷高压前部伴有冷锋，该冷高压自西北向东南移动进入北疆，冷锋前部强风造成北疆沙尘暴天气。西方型（B）中，地面冷高压主体位于巴尔喀什湖以南，冷高压前部伴有冷锋，该冷高压自西向东移入北疆，冷锋前部强风造成北疆沙尘暴天气。中尺度高压（C）中，在北疆西部国境线附近形成中尺度高压，前部伴有冷锋，该中尺度高压东移过程中造成北疆沙尘暴天气。

统计北疆3—10月区域性沙尘暴天气过程中3类地面冷高压共221次，西北型冷高压、西方型冷高压、局地中尺度高压出现频率分别为38%、51%、11%，而中尺度高压在6—9月出现。

5 结论

1961—2001年北疆沙尘暴集中在3—10月，奎玛流域为高发中心。北疆沙尘暴可划分为局地、一般性、区域性沙尘暴天气，出现频率分别为55%、35%、10%，且每年分别出现22.5次、14.4次、4.2次。北疆沙尘暴天气以持续1d为主，以局地沙尘暴天气为主。

1961—2001年北疆沙尘暴天气年次数线性减少，其中局地、一般性、区域性沙尘暴天气每10a分别减少3.4次、3.3次、1.0次，趋势系数分别为-0.6160、-0.5875、-0.3667。4—10月北疆降水量增加使得沙尘暴天气减少，区域性大风天气减少使区域性沙塵暴天气减少。

西北型、西方型、中尺度冷高压是引发北疆区域性沙尘暴天气的3类冷高压，出现频率分别为38%、51%、11%。

参考文献

[1] 王式功，董光荣，陈惠忠，等.沙尘暴研究的进展[J].中国沙漠，2000，20（4）：349-356.

[2] 钱正安，宋敏红，李万元.近50年来中国北方沙尘暴的分布及变化趋势分析[J].中国沙漠，2002，22（2）：106-111.

[3] 徐启运，胡敬松.我国西北地区沙尘暴天气时空分布特征[J].应用气象学报，1996，7（4）：479-485.

[4] 周自江，王锡文.西北地区东部群发性强沙尘暴序列的建立与分析[J].地理学报，2002，57（4）：437-442.

[5] 吕新生，王旭，马禹，等.东疆沙尘暴天气过程的特征分析[J].干旱区地理，2002，24（增刊）：16-20.

作者简介：吕新生（1965-），男，本科，高级工程师。研究方向：天气预报与气候研究;蔡仁（1981-），本科，工程师。研究方向：气象服务。