影响阿勒泰的大风气候特征分析

2021-06-17努尔江铁格斯

湖北农机化 2021年9期

努尔江·铁格斯

(阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500)

1 研究资料和方法

综合阿勒泰地区7个气象观测站1989-2019年大风资料，根据统计学原理，分析本地大风天气时空分布特征。以瞬时风速超过17.1 m/s的规定为大风，对大风日数进行计算时，以当晚8时为气象日界，当某次大风持续时长跨越当晚八时则按两个出现日，1次天气过程计算。四季划分标准为3～5月为春季。6～8月为夏季，9～11月为秋季，头年12～次年2月为冬季。

2 阿勒泰大风气候特征

2.1 大风日数年变化

由图1可知，阿勒泰地区近30年年均大风日数为31.2 d，高峰出现在1996年为36.7 d，最少为2018年有12.1 d；阿勒泰地区大风日数呈现明显下降趋势，气候倾向率为-9.9 d/10 a。本地区7个观测站均通过0.001显著性检验说明全区域的大风日数均为下降趋势。哈巴河县下降幅度最大，为-10.7 d/10 a。从年代际变化角度分析，2000-2010年代大风日数减少，速度放缓，多大风日数基本集中在20世纪90年代初，阿勒泰市和哈巴河县的减幅在45%～60%之间，大风日数减少和大气环流、城市发展、生态环境改善有关。

图1 阿勒秦地区大风日数

2.2 大风日数月变化

阿勒泰大风4～5月频发，其总日数占全年总日数的24.8%～40%，是大风活动高峰期。以5月最多，吉木乃县达到7 d，青河县最少，为2 d。头年12月～次年2月大风日数少，但哈巴河县此时段大风活动频繁，出现了次高峰。原因是下半年蒙古高压后部气流携带充沛水汽回流导致北疆北部盛行偏东风。

2.3 大风日数空间分布特征

阿勒泰地区大风日数西北部最多，东部最少，为由西向东递减，大风日数最高中心为哈巴河县，可达46 d，中部地势平坦区域在20～30 d之间，青河县最少，仅为8 d。地域性特点显著。阿勒泰地形区域可划分为3个部分，东部为阿勒泰山东北山麓，多山地丘陵；额尔齐斯河穿境而过，在中部形成冲积平原区；南部紧邻萨吾尔山脉。地势自东北向西南陡然下降，气候干燥，鲜有降雨，常年在盛行西风带天气系统影响之下。冷锋过境导致大风频繁，因西北方位为冷空气源头，风在空中受凹凸不平的地表阻挡，流向和流速会发生变化。被搅动的风不是平稳地流动，而是无规则的起伏不定，即为湍流。受峡谷效应影响，风速在此地带会加大，出现强风带，青河县位于东南部平原区则不受峡谷效应影响，所以出现强风概率小。

3 阿勒泰地区大风环流形势特征

3.1 冷锋型

阿勒泰地区60%大风属于冷锋型，西北偏西风和西风类型最多，四季均有发生。在地表形势上表现为西高东低或两高夹一槽型。发源于欧洲西北部的冷空气向东南行进，地面冷性反气旋增强，中亚低槽后侧和高压前侧的气压梯度力变大，偏西强风会出现在低槽冷锋后部等压线分布密度高的区域。以2009年4月出现的大风为例，在大风出现前一日晚8时，乌拉尔山南侧为冷性反气旋，中心气压值达到1025 hPa，温度为-5 ℃，冷性反气旋东北侧等压线密度高的区域伴随冷锋生成，近地面空气层出现正变压区绝对值最大之所在，阿勒泰地区则有中心温度高于四周的低压出现。次日上午11时冷锋进入吉木乃县，下午2时冷锋继续东进，高压舌延展至阿尔泰北部，冷锋锋面两侧变温差达到15～20 ℃。冷锋过境，风速增大，共有4个气象站观测到大风，单站要素反映为气压升高，温度降低。

3.2 动量下传型

此类型占总大风日数的20%，主要为西北偏北风，多发于春季。环流特征为在500 hPa上，欧洲至乌拉尔山区域有长波脊，阿勒泰地区则位于强西北风带中，北部冷空气南下，西西伯利亚冷性反气旋东进，地面高压路径则为偏北路径。在北风带的引致作用下，在动力加压和脊前冷平流加压的同步影响下，高层冷空气动力下传，地面风速增大。以2008年4月一次大风为例，阿勒泰地区6个观测站均显示达到8级以上大风，因青河县位于高空西风急流东侧边缘，所以受大风影响小。500 hPa高空形势中欧亚区域出现两脊一槽，西西伯利亚为深深的大槽。当日上午8时，里海地区和乌拉尔山区域的长波脊北移顺时针转动，脊前偏北气流增强，阿勒泰地区在槽中位置，槽后有-35 ℃冷中心，晚8时，中高层西北风带继续发展，阿勒泰地区500 hPa低槽区有大面积风速在35 m/s的范围。850 hPa存在暖切变线。近地面本地区处于正变温、负变压地带，多云天气。晚8时，700 hPa风速增至25 m/s，地面开始出现大风，富蕴县风速达到23.1 m/s。由此可知，中低层西北风带的形成是动力下传引发大风的首要因素，槽线系统从低至高观察，当倾斜角度接近90°时，冷空气急剧下冲，地面风力加大。富蕴县因为地面气温和500 hPa温差达到32 ℃，低层大气不稳定加剧，湍流出现更利于动力下传。

3.3 回流型

此类型占大风总日数的14%，风向为东风和东南偏东风，集中出现在阿勒泰地区西北部，主要原因是峡谷地形。春季和冬末多发，强冷空气侵入阿勒泰地区后，冷空气在东侧至贝加尔湖集聚，蒙古地区大陆高气压增强，与中亚的暖低压相互影响引发强气压梯度差，冷空气便回流，会出现偏东大风。在2011年3月一次回流型大风天气过程中，西北部相继出现大风天气，有10个自动观测站显示大风数据，6个站点反映达到强风程度。吉木乃县风口最大风速升至35.1 m/s，风力为12级。地面图显示前一日晚8时冷高压中心气压值升至1050 hPa，停驻在青河县附近，冷锋前后3 h变压差为10 hPa。