奎屯垦区的大风天气特征及预报指标分析

（新疆生产建设兵团第七师气象局，新疆奎屯 833200）

奎屯垦区位于天山北麓中段，准噶尔盆地西南部，海拔450～530 m。地势西南高，东北低，地形自西南向东北倾斜。奎屯地区除大风天气外，还有冰雹、霜冻、干旱等气象灾害，但就灾害出现的频率来看，大风出现的频率较高，每年春季因大风造成的经济损失较大[1]。本文仅就与大风预报相关且关系较大的几个因素进行分析，以期为奎屯垦区大风的科学预报提供理论依据。

1 环流特征

奎屯能够达到大风天气的标准多与冷空气的活动有关，一般冷流入新疆大的高空类型有3种：

1.1 阻塞高压型

乌拉尔山西侧有阻塞高压，以东为大槽，槽底控制范围宽广，等高线40°～50°N 呈波状。槽前有疏散结构，在斜压系统中，涡度因子（动力因子）使得低层系统发展，高层系统移动，热力因子使高层系统发展，低层系统移动，由于水平质量辐散、地面辐合加强，北疆普遍大风降水。地面冷高压呈东南向，移动中加强，其前缘推动冷锋东移，与冷锋相结合的锢囚气旋多在国境北缘或东北方向。锋面前部东疆南疆常有热低压，此为本地大风最常见的一种型式，约占本地大风天气的48.0%（如1988年2月1日、1997年4月1日和2013年4月5日）。

1.2 贝加尔湖大槽型

北疆国界以北地区，最初为一变形场，等高线稀疏，在有减压分布时，贝加尔湖大槽则以西南向伸入北疆，形成一斜亚槽。北疆处高空锋区入口右侧一般降水量较大，冷高压偏北疆东北，在蒙古西部发展最强，奎屯垦区处高压西南缘受高压回流影响常刮6级左右的偏东风，且多伴有降水，此种类型多见于冬季（如图1），约占本地大风天气的23.0%。

图1 2003 年1 月10 日08 时大风天气500 hPa 高度场

1.3 西风带型

中纬度为西风带，小波动从38 区东移，冷流偏南，移动迅速。由于南北疆同时有冷流入境，故南北气压梯度不大。本站大风多为阵性，持续时间较短，但风力可达6级以上，但也有因平流失去支持，而锋面在东疆河西一带消失，仅见高云而已。此种类型约占本地大风天气的19.1%（见表1）。

表1 1981—2010 年大风天气中各类型环流所占比重

2 地面图及辅助资料的配合使用

2.1 水平气压梯度

由于天山横贯新疆南北，冷流的走向不同，常常带来气压梯度的显著变化。一般当冷流仅沿天山以北或北边速度大于南边，而冷锋前东疆南疆为热低压控制时，在地面图形成沿天山以西至帕米尔的地形等压线，此时如南北平均气压差在20 hPa，而东西气压阿拉山口至奎屯间差15 hPa（或可画出4～6根等压线）时，预报大风有90%的准确性，如1996 年5月17日傍晚的大风天气就是这种形势（见图2）。

图2 1996 年5 月17 日08 时海平面气压场

2.2 气压变量

除去日变化的因素，一般伊宁站至奎屯站ΔP3在+3以上，ΔP24在10 hPa以上，且有冷锋配合，锋前为-ΔP3 时，则锋面过境前后均有大风出现；出现大风之前，本站多为热低压，降压明显。从单位时间下降的速度，可以大概知道大风的强度（两者成正比关系），从气压恢复正常所需的时间，可略知大风持续的长短（如2007年2月22日及4月4日记录大风的动态几乎完全与气压记录相吻合）。此种方法预报准确率达到85%左右。

2.3 风向风速

参考其他要素结合风向风速可以具体掌握冷流的活动路径。当北疆有冷流而南疆出现明显的强西风时，则奎屯多为西北气流或西风气流，而多出现阵风，风向不稳定，风速可达6级。反之如南疆反映不明显，则北疆冷流自北疆一线经奎屯、石河子、乌鲁木齐入南疆可造成大风，此种情况下，奎屯地区的最大风力一般都在6级以上。

2.4 航线高空风剖面图和单站高度风的应用

利用沿天山各站高空风绘制成航线高空风剖面图，可以发现下列问题：（1）从风向的辐合区看高空槽的移动；（2）从高空风速的分布，发现急流区（最大风速），再配合高空图了解冷流强度，冷平流越强则由于能量下传至地面也常有大风。利用单位高空风常常可以发现当热成风显著加强，高空风区可以促使地面冷锋亦有加强作用。

3 地形对奎屯大风的作用

奎屯的气候资料中，历年各风向的平均风速WNW为最强。考虑其原因多属地形因素。奎屯位于天山山脉北麓，山脉外围平均海拔高度为3 000 m以上，值得注意的是此山脉上的2个主峰：博罗科努山及依连哈比尔尕山高度均在3 500 m 以上，另外在阿拉山口北部还有一个呈西南东北向，海拔高度近3 000 m的玛依力山，三山位置是构成强风之所以为WNW风向的动力根源。常发现当冷流很强，且冷高沿北疆移动时，横卧天山的地形等压线显示了北高南低的巨大气压梯度，故使重而冷的气流随时有越山而进入南疆的可能，对北疆沿天山一带来说，奎屯-石河子-乌鲁木齐亦为冷流入南疆的重要通道之一，但考虑其路径只有两条：一是沿天山以北绕道而行，且由于距离较远，实况证明最大风不超过6级，第二条是越山而入，这样则须依据玛依力山以东的山势，再根据流体力学原理可做如下解释：东移的冷流固然可以由玛依力山直接入东疆，但一方面由于玛依力山东侧山势向西北开口，故冷流也可以大量注入形如口袋的古尔班通古特沙漠，这样的洼地实际上起了一个蓄水库的作用，当冷流蓄满，势必沿玛依力山南缘高地向东南倾泻，质量的下滑由势能的释放转变为动能，可以促成风速的加强。另外此种倾泻流，若波及奎屯则必在玛依力山和博罗科努山之间，两锋对峙、流线密集也是促成强风因素之一。又因博罗科努山之走向，则必迫使气流转为NNW或NW。基于以上地形概念，故在预报奎屯大风时我们必须识别冷流是越山而入还是绕山而入。根据1981—2010 年这30 年的气象数据统计分析，当没有日变因子时，风向越接近于NNW 则风力越强，道理就在于此。

4 结论

（1）奎屯垦区大风天气与大气环流有密切关系，其中阻塞高压型、贝加尔湖大槽型和西风带型3种环流形势占奎屯垦区大风天气的90.2%，熟悉掌握这3种环流形势是本地区大风预报的前提。（2）阿拉山口至奎屯间的气压梯度增大是奎屯垦区大风天气的重要特征，对气压梯度的定量分析，可以提高奎屯垦区大风级别预报的准确率。（3）奎屯垦区的一些上游站如阿拉山口、博乐站等是奎屯大风天气预报的重点标识站，掌握这些站的实况气象资料对奎屯垦区大风的发生时间有很大的指示意义。（4）高空热成风能促使地面冷锋加强，对本地的大风有促进作用。（5）奎屯垦区的大风风向与北疆地区的地形地貌有关，天山山脉和博罗科努山及依连哈比尔尕山等支脉是造成奎屯垦区NNW或NW大风的重要原因。