石嘴山市2020 年气候特征及极端天气分析

李晓虹，李 荣，陈彦虎，周翠芳*

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏银川 750000；2.宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏 银川 750000；3.宁夏石嘴山市气象局，宁夏 石嘴山 753000）

石嘴山市位于黄河中游上段、宁夏回族自治区北部，按地形地貌可分为贺兰山山地、贺兰山东麓洪积扇冲积平原、黄河冲积平原和鄂尔多斯台地4 种类型。由于受到天气系统及地形地貌等因素综合影响，石嘴山地区每年都会出现暴雨、大风、霜冻、雷电等天气气候事件，对人民生命财产安全、农业特色产业发展及生态环境保护等造成严重影响[1—2]。为科学应对和防御气象灾害，最大限度避免和减轻灾害损失，有必要研究了解石嘴山地区气候特征。

目前，对全球气候变化特征的研究较成熟，张寅[3]、何静等[4]研究表明，全球具有较明显的升温趋势，而极端降水量的分布受气候变化影响相对较小。国内对气候特征及极端天气的分析较多，赵俊虎等[5]研究表明，2019/2020 年冬季我国大部分地区气候总体表现为“暖湿”的异常特征；索朗塔杰等[6]分析我国气温的年代际变化表明，极端低温指数呈明显年代际变化的地区主要位于长江以北地区、新疆北部以及青藏高原东部地区；林婧婧等[7]分析气候变暖对气候态的影响表明，气候态的改变会使南北方气候分析结果发生改变；徐蒙等[8]研究表明，极端降温事件发生频数呈北多南少的空间分布。有学者对石嘴山市的极端天气气候特征[9—11]进行分析，陈豫英等[12]分析2016 年8 月21 日夜间贺兰山东麓特大暴雨预报误差原因是由于模式预报量级显著偏小和当地预报员忽视地形影响及经验匮乏；李荣等[13]对2018 年石嘴山市的气候特征及影响进行分析评价，认为2018 年石嘴山市气温略偏高，降水异常偏多且突发性强降水次数和量级均有所增加。目前，已有研究主要侧重于从天气学成因或从单一气象因素方面分析，综合性气候特征方面的研究相对较少。本文对石嘴山市2020 年气候特征及出现的极端天气气候事件进行综合分析，以期为趋利避害、防灾减灾等工作提供决策服务和参考依据。

1 资料及方法

1.1 研究区概况

石嘴山市位于黄河中游上段、宁夏回族自治区北部，东西宽约88.8 km，南北长约119.5 km，位于东经105°58′～106°39′，北纬38°21′～39°25′，东临鄂尔多斯台地，西踞银川平原北部，海拔在1 090～3 475.9 m，按地形地貌可分为贺兰山山地、贺兰山东麓洪积扇冲积平原、黄河冲积平原和鄂尔多斯台地4 种类型（图1）。石嘴山市为典型的温带大陆性气候，全年日照充足，降水量集中，蒸发强烈，空气干燥，温差较大，无霜期短。1991—2020 年石嘴山市年平均气温8.7～10.1 ℃，年平均降水量172.6～187.1 mm，大风日数8.3～36.8 d，沙尘日数7.6～25.1 d，大雾日数1.9～5.2 d，日照时数为2 812～3 049 h。

图1 石嘴山市地形图（单位：m）

1.2 资料来源

本文所用资料包括：①石嘴山市5 个国家气象站（大武口、石炭井、平罗、惠农、陶乐）及138 个自动气象站1991—2020 年气象资料，即气温、降水、大风、沙尘、大雾等数据，以上资料取自宁夏气象综合数据库，已经过质量控制；②气象灾害的灾情数据来自石嘴山市农业农村局及各县区应急管理局。

2 2020 年气候概况

2020 年石嘴山市平均气温9.6 ℃，与常年同期持平；平均降水量188.1 mm，较常年同期偏多5.3%；平均大风日数14.2 d，较常年同期偏少5.8 d；平均沙尘日数9.0 d，较常年同期偏少4.3 d；平均大雾日数4.4 d，较常年同期偏多0.76 d；平均日照时数2 984 h，较常年同期偏多19 h。

2.1 气温

2020 年石嘴山市平均气温为9.6 ℃，与常年同期持平，比2019 年偏低0.2 ℃。其中，大武口、平罗平均气温分别为9.6，9.5 ℃，较常年同期偏低0.5，0.2 ℃；石炭井、惠农、陶乐平均气温分别为8.8，10.4，9.7 ℃，较常年同期偏高0.1，0.5，0.3 ℃（表1）。

表1 2020 年石嘴山市平均气温及距平值℃

在ArcGIS 系统中，应用克里金插值方法，将利用石嘴山市5 个国家气象站及138 个自动气象站资料统计出的平均气温进行空间插值，得到石嘴山市平均气温空间分布图（图2）。由图2 可知，平均气温空间分布表现出明显的空间差异，高值区位于贺兰山东麓沿山一带，低值区位于贺兰山腹地和黄河东岸地区（图2）。

图2 2020 年石嘴山市平均气温空间分布图（单位：℃）

2.2 降水

2020 年石嘴山市平均降水量为188.1 mm，较常年同期偏多5.3%，比2019 年偏多26.8%。石炭井、大武口、惠农、平罗、陶乐平均降水量分别为171.2，160.7，235.6，187.9，185.3 mm，石炭井、大武口比常年同期分别偏少8.5%，6.9%；平罗、陶乐与常年同期基本持平，惠农比常年同期偏多35.8%（表2和图3）。

表2 2020 年石嘴山市各地累计降水量及距平统计值

图3 2000—2020 年石嘴山市年平均降水量时间变化

将利用石嘴山市5 个国家气象站及筛选后的127 个自动气象站资料统计出的降水量进行空间插值，得到石嘴山市降水量空间分布图。由图4 可知，石嘴山市降水量空间分布差异较大，高值位于惠农区，低值位于大武口至沙湖一带地区（图4）。

图4 2020 年石嘴山市降水量空间分布图（单位：mm）

2.3 大风日数

2020 年石嘴山市平均大风日数为14.2 d，较常年同期偏少5.8 d，比2019 年大风日数偏少2.8 d。其中，石炭井、平罗大风日数分别为27，20 d，较常年同期偏多3.2，7.6 d；大武口、惠农、陶乐大风日数分别为8，13，3 d，较常年同期分别偏少10.7，23.8，5.3 d（表3）。

表3 2020 年石嘴山市各地大风日数及距平值d

2.4 沙尘日数

2020 年石嘴山市平均沙尘日数为9.0 d，较常年同期偏少4.3 d，与2019 年沙尘日数基本持平。其中，石炭井沙尘日数为13 d，较常年同期偏多5.4 d；大武口、惠农、平罗、陶乐沙尘日数分别为3，8，17，4 d，较常年同期分别偏少9.4，2.8，8.1，6.7 d。2020年春季（3—5 月份）各站沙尘日数为1～8 d，占到全年沙尘日数的33.3%～61.5%（表4）。

表4 2020 年石嘴山市各地沙尘日数及距平值d

2.5 大雾日数

2020 年石嘴山市平均大雾日数为4.4 d，较常年同期偏多0.76 d，比2019 年大雾日数偏多1 d。其中，惠农大雾日数较常年同期偏少1.9 d，其他各站偏多0.1～4.5 d（表5）。

表5 2020 年石嘴山市各地大雾日数及距平值d

2.6 日照时数

2020 年石嘴山市平均日照时数为2 984 h，较常年同期偏多19 h，比2019 年偏多105 h。其中，石炭井、大武口、惠农、平罗日照时数分别为3 015，2 568，2 843，2 892 h，较常年同期分别偏少34，244，145，107 h；陶乐日照时数为3 601 h，较常年同期偏多627 h，历史同期中排名第1 位（表6）。

表6 2020 年石嘴山市各地日照时数及距平值h

2.7 静稳天气

静稳天气通常指近地面风速小（定义为日最大风速小于3 m/s）、大气稳定的一种低层大气特征。2020 年1 月石嘴山市各地日最大风速＜3 m/s 的日数平均为13.2 d，较常年同期偏多5.0 d。其中，大武口为24 d，较常年同期偏多12 d，近30 年同期排名第2。2020 年12 月石嘴山市各地日最大风速＜3 m/s的日数平均为13.4 d，较常年同期偏多5.4 d。其中，大武口为22 d，较常年同期偏多12 d，近30 年同期排名第1；惠农、平罗较常年同期偏多6，10 d，近30年同期排名均为第2（表7）。地面风速小，大气层结稳定，气象条件不利于污染物稀释及扩散。

表7 2020 年1 月份和12 月份石嘴山市各地日最大风速＜3 m/s 日数及距平值

2020 年，我国与常年同期相比气温偏高，降水偏多，沙尘日数偏少，气候年景偏差（资料来源于中国气候公报）；而石嘴山市气温与常年同期相比基本持平，降水略偏多，大风、沙尘天气偏少，与全国气候形势基本一致。

3 2020 年极端天气气候事件

3.1 全国及宁夏的气候背景

极端天气气候事件是指一定地区在一定时间内出现的历史上罕见的气象事件，特点是发生概率小、社会影响大。2020 年我国气象灾害中暴雨洪涝灾害最为严重。气象干旱总体偏轻，但区域性阶段性特征明显。高温出现时间早、南方持续时间长，登陆台风偏少，但登陆地点和影响时间集中。冷空气影响范围广、局地降温幅度大。与近十年平均气象灾害造成的直接经济损失相比2020 年偏多（资料来源于中国气候公报）。

2020 年宁夏不同程度地出现了异常天气气候事件及气象灾害，对人民生命安全、农牧业生产和生态环境等造成了一定影响。其中，气象灾害以暴雨洪涝、风雹、霜冻害等为主，31.57 万人、4.42 万hm2农作物受灾，直接经济损失12.23 亿元，明显高于2019年的3.1 亿元（资料来源于宁夏气候公报）。

3.2 石嘴山市极端气候事件

在全国及宁夏极端气候事件的大背景下，2020年石嘴山市也不同程度地出现了异常天气气候事件及气象灾害，主要包括强霜冻、强大风、持续高温、暴雨洪涝、大雾及寒潮天气。其中，部分气象事件突破历史极值，对人民生命财产安全、农牧业生产和生态环境等造成了一定影响。年内气象灾害以暴雨洪涝、大风、霜冻灾害等为主，全市0.72 万hm2农作物受灾，直接经济损失831.35 万元（资料来源于石嘴山市农业农村局、各县区应急管理局）。其中，霜冻灾害直接经济损失为640 万元，洪涝灾害为190万元，大风灾害为1.35 万元，直接经济损失是2019 年的3.4 倍。

3.2.1 4 月下旬，遭遇50 年最大范围霜冻天气 自4 月17 日起，石嘴山市气温持续偏低，19—25 日，全市出现持续霜冻天气过程，期间平均气温为9.2 ℃，较常年同期偏低3.2 ℃，各地平均气温、平均最高气温、平均最低气温分别为8.1～10.1 ℃、14.6～18.5 ℃、-2.0～1.1 ℃，分别偏低1.5～3.3 ℃、1.6～2.4 ℃、4.3～7.6 ℃。

该次霜冻天气过程持续时间长、影响范围大、强度强。期间各地极端最低气温在-4.8～-2.3 ℃，大武口极端最低气温为同期4 月中下旬（4 月15—30日，以下简称同期）第2 位，石炭井为第3 位；大武口、石炭井、惠农霜冻最长持续时间为6 d，平罗、陶乐霜冻最长持续时间为7 d，各地霜冻最长持续时间均位列同期第1 位；20—24 日全市140 多个自动气象站达到霜冻。

3.2.2 首次最高气温突破30 ℃日期偏早 4 月28—30 日，石嘴山市大部地区首次最高气温突破30 ℃，较常年偏早5～28 d。各地日极端最高气温在29.6～33.7 ℃，大武口、惠农、平罗、陶乐位列有气象记录以来4 月下旬同期第3 位。

3.2.3 5 月份大风天气多，极大风速突破历史极值5 月份全市出现8 级（17.2 m/s）及以上的大风天气共计10 d 27 站次。其中，极大风速最大值为31.1 m/s（12 级以上），于5 月15 日出现在石炭井，为1961年以来同期第1 高值。

3.2.4 6 月上旬出现1961 年以来最早的持续高温过程 6 月3—5 日石嘴山市出现持续高温过程，该次过程持续时间长，全市大部出现35 ℃以上持续高温天气，持续日数为2～3 d，为1961 年以来最早的持续性高温过程，比2005 年6 月16—23 日持续高温过程（持续8 d）早13 d。其中，大武口持续3 d，强度强。6 月5 日大武口、惠农、陶乐最高气温分别达到37.2，35.7，36.0 ℃，均为近30 年来6 月上旬第1 高值（图5）。

图5 2020 年6 月1—10 日石嘴山市各站极端最高气温值及多年平均气温值

3.2.5 8 月11 日惠农出现暴雨，最大累计降水量达125.6 mm 8 月11 日白天到夜间，石嘴山市北部出现了雷阵雨转中雨，贺兰山沿山及我市东北部出现大到暴雨，其他地区小到中雨，累计降水量超过30 mm的有40 个区域自动站，超过50 mm 的有12 站，超过100 mm 的有1 站。最大累计降水量和小时降水强度均出现在8 月11 日11：00 惠农区红果子镇五渠村，分别为125.6 mm 和84.5 mm/h（图6）。

图6 2020 年8 月11 日07：00—12 日08：00 石嘴山市降水量分布图（单位：mm）

3.2.6 9 月23 日大雾最小能见度仅82 m 9 月22日后半夜至23 日清晨，石嘴山市大部出现了大雾天气，最小能见度出现在平罗和沙湖，均为82 m（图7）。

图7 9 月22 日后半夜至23 日清晨石嘴山市大雾最小能见度分布图（单位：m）

3.2.7 入冬以来气温波动幅度之大，历史罕见2020 年10 月15 日石嘴山市大部地区进入气象学意义上冬季之后，气温迅速下降，10 月中旬气温较常年同期偏低1.5 ℃，11 月中旬气温又异常偏高，偏高幅度达3.8 ℃，创1961 年以来新高。11 月20 日开始，气温持续走低，11 月下旬偏低4.2 ℃，12 月上旬偏低2.8 ℃。11 月中旬和下旬平均气温之差最大达到11.5 ℃，创1961 年以来新高（图8）。

图8 2020 年10 月中旬以来石嘴山市平均气温变化

3.2.8 首次寒潮天气降温剧烈，创历史新高 2020年12 月28—30 日，石嘴山市出现入冬以来首次寒潮天气，该次过程风力大、降温剧烈、气温低、影响范围广。12 月28 日，全市大部出现4～5 级偏北风，阵风7～9 级。12 月30 日清晨，全市大部最低气温在-20 ℃以下，贺兰山沿山及石嘴山市东部部分地区达-22～-25 ℃，全市大部最低气温比28 日下降超过10 ℃。其中，大武口降温达16.2 ℃，为1961 年以来12 月份极值（表8）。

表8 12 月30 日较12 月28 日石嘴山市降温幅度℃

与全国气象灾害相比，除暴雨洪涝灾害外，石嘴山市霜冻灾害最为严重，造成的经济损失最多，对人民生命财产安全、农牧业生产和生态环境等造成了一定影响。今后在进行防灾减灾的准备工作时，要重点针对霜冻天气及暴雨洪涝天气的影响，采取相应的措施，做好应对，有效减少和避免经济损失。

4 结论

（1）2020 年石嘴山市气温与常年同期相比基本持平，降水略偏多，大风、沙尘天气偏少，大雾日数略偏多，日照时数偏多，1 月份和12 月份静稳天气偏多。

（2）2020 年4 月下旬，石嘴山市遭遇50 年最大范围霜冻天气；首次最高气温突破30 ℃日期偏早；5月份大风天气多，极大风速突破历史极值；6 月上旬出现最早的持续高温过程；8 月11 日惠农出现暴雨，最大累计降水量达125.6 mm；9 月23 日大雾天气最小能见度仅82 m；入冬以来气温波动幅度大；首次寒潮天气降温剧烈，创历史新高。

（3）2020 年石嘴山市各地不同程度地出现了异常天气气候事件及气象灾害，与全国气象灾害相比，除暴雨洪涝灾害外，霜冻灾害最为严重，造成的经济损失最多，对人民生命财产安全、农牧业生产和生态环境等造成了一定影响。防灾减灾时，要重点针对霜冻及暴雨洪涝天气的影响，采取相应措施，做好应对，有效减少或避免经济损失。