合作市最大风速的变化对农牧业的影响

2022-07-25康学红蒲致娟刘桂平黄文亮

农业技术与装备 2022年5期

康学红，蒲致娟，刘桂平，黄文亮，李璇

（合作市气象局，甘肃合作 747000）

大风天气是合作市经常出现的一类气象灾害，依据大风产生的天气形势可以把大风分成雷雨大风、冷空气大风和龙卷风等多种类型[1]。大风出现概率高，影响区域广，灾情重，特别是在全球气候变暖的形势下，大风灾害出现频率越来越大，经常给交通运输、城市高层建筑、通讯系统、供电设备和群众的生活带来不同程度的影响，所产生的经济损失也越发严重，严重情况下还会引发人员伤亡事件。然而，风对人类也是有益的，风作为一类重要的气象资源,逐渐成为清洁绿色能源不可或缺的部分，它在世界上不仅分布广泛，而且还是取之不尽的，风能对生态环境不会造成破坏，同时借助于风能资源可以发电，缓解能源短缺问题，对经济的可持续发展比较有利。21世纪以来，关于能源结构的调整、节能减排、保护生态环境和可再生能源的利用等方面的工作已逐渐成为国内外经济发展中的重要事项。近年来，国家积极加强清洁能源的开发利用，将风能的开发利用当作新能源开发利用的重要项目之一来抓。随着风力发电产业的高速发展，大家对于局部地区风的变化特征，尤其是针对最大风速的特点特别关注。很多学者对风展开了研究，李兰[2]、刘伟东[3]等学者分别对湖北、北京大风灾害进行评估，对大风灾害影响程度以及灾情作出了等级划分。风作为常见气象要素，在建筑设计规划中也需重点考虑，有必要掌握建筑物以及相关装置在使用期内所能承受的风速极值。正确分析年最大风速分布特征，具有一定的现实意义。张强等学者[4]通过对京沪铁路沿线各站大风天气进行统计分析，获取极大风速数据，为该铁路的规划提供了重要的气象指标。选择近50 年合作市逐月10 min 最大风速监测数据，对合作市最大风速的变化特征进行认真分析，对科学开发利用风能资源以及有效防范大风灾害等工作均具备特别大的现实意义。

1 资料及计算方法

选择合作市1971 年—2020 年逐月10 min 最大风速监测数据，分析了春季、夏季、秋季、冬季、全年及各月份的最大风速变化特征，对科学开发利用风能资源以及有效防范大风灾害等工作均具备特别大的现实意义。

2 合作市最大风速变化趋势分析

2.1 年变化趋势分析

从图1 可见，合作市最大风速大体上呈下降变化趋势。通过计算得出合作市50 年最大风速年平均风速为11.0 m/s。最大风速基本上可以划分成两个时期（偏大时期和偏小时期），1971年—1990年为偏大时期，该时段各年平均风速都大于50 年平均值，平均最大风速为13.8 m/s，出现在1978 年，比50年平均最大风速偏大2.8 m/s，只有1989年的平均风速比50年平均值偏少0.3 m/s，为10.7 m/s。最小值时期为1991 年—2020年，该时段只有1998年（最大平均风速为11.2 m/s）、2001年—2002 年（最大平均风速分别为11.9 m/s、11.8 m/s）和2010年（11.4 m/s）平均最大风速大于50 年最大平均风速，其他年份的最大平均风速均低于50年平均最大风速值，该时段最大风速为11.9 m/s，比50 年平均最大风速大0.9 m/s。50 年中最大风速极值为20.3 m/s，出现在1979 年11 月，次最大值为19.0 m/s，出现在1974 年4 月。合作市最大值以及次最大值均发生于最大风速偏大时期。平均风速最小值为6.4 m/s，出现在2020 年7 月，最小值发生于最大风速偏小时期，因而合作市今后发生最大风速极值的概率很小。

图1 合作市每2年平均最大风速变化曲线Fig.1.The variation curve of mean maximum wind speed in Hezuo City every 2 years

2.2 春季最大风速变化趋势

春季最大风速变化曲线见图2，可看出合作地区春季平均最大风速出现两高两低型：50年平均最大风速为11.7 m/s，1971 年—1986 年为偏大阶段，只有1977 年（最大平均风速为11.4 m/s）、1979年（最大平均风速为11.3 m/s）和1981年（最大平均风速为11.6 m/s）低于50年平均最大风速，其余年份的平均最大风速都大于50 年的平均最大风速值。1987 年年—1997年这11年的平均风速为下降阶段，只有1990年（最大平均风速为12.4 m/s）和1994年（最大平均风速为12.4 m/s）这两年的平均最大风速＞50年的平均最大值外，其他年份的平均最大风速值均＜50 年的平均最大风速值。1998 年—2003 年为偏大阶段，这个时段的最大平均风速均大于50年的平均最大风速值。2004 年—2020 年平均风速值呈下降阶段，只有2010 年（平均最大风速为11.8 m/s）平均最大风速值大于50年平均值，其他年份的平均最大风速都小于50年的平均最大风速值。春季风速最大值为15.0 m/s，出现在1978年，次大值为14.8 m/s，出现在1971年，最大值和次大值均出现在风速偏大阶段。春季风速最小值为9.4 m/s，出现在2014年。

图2 合作市春季最大风速变化曲线Fig.2.The variation curve of maximum wind speed in Spring in Hezuo City

2.3 夏季最大风速变化趋势

通过对合作市夏季最大风速变化趋势进行分析（图略）可以看出，合作市夏季平均最大风速也出现大和小两个阶段，整体呈下降趋势。夏季50 年平均最大风速为10.9 m/s，19711 年—1995 年为偏大阶段，只有1972 年（平均最大风速为10.7 m/s）和1980 年—1981 年（平均最大风速为10.0 m/s）的平均最大风速低于50年的平均值，其他各年平均最大风速均大于50 年平均值。1996 年—2020 年为偏小阶段，除了2001年（平均最大风速为12.0 m/s）、2013年（平均最大风速为11.0 m/s）和2014年（平均最大风速为12.2 m/s）的平均最大风速值大于50年的平均值外，其他各年份的平均最大风速值都小于50 年的平均值。夏季平均最大值为14.0 m/s，出现在1977年，最小值为7.3 m/s，出现在2020年。

3 50年最大风速月分布曲线分析

如图3所示，合作市逐月最大风速变化特征表现为“两峰一谷”型，2月—4月以及12月为峰值，10月为谷底，冬季和春季易出现大风天气。月平均最大风速为：4月出现最大值，为11.9 m/s；2 月出现次大值，为11.8 m/s；10 月出现最小值，为9.8 m/s；9月出现次小值，为10.0 m/s。

图3 合作市各月最大风速变化曲线Fig.3 The Variation curves of monthly maximum wind speed in Hezuo City

4 大风天气对农牧业生产造成的主要危害及防御措施

4.1 冬春季大风对农牧业的危害

在不同的季节，大风天气的形成的条件也不一样。冬季以及春季,在冷空气活动的作用下，合作市往往会发生寒潮大风天气，温度偏低，且影响时间一般较长。大风产生的影响主要有一下2种。

4.1.1 对农业的影响

近些年合作地区种植业结构的调整，冬季的温室种植面积不断增加，温室大棚种植的蔬菜、草莓和羊肚菌等收入已成为当地农民增收的主要经济来源。此时出现的大风常常会造成很大危害，主要表现在：大风会对大棚设施造成不同程度损坏，会破坏薄膜，严重时还会将棚体掀翻，使得设施大棚内作物遭遇冻害或者遭受机械损害，严重时还会导致作物出现绝收。

4.1.2 对牧业的影响

大风天气对草原的破坏也很严重，会加快草原的荒漠化进程，破坏草原的生态系统。春季大风影响草原的返青，大风天气牛羊不能正常放牧，放牧时间相对缩短，牛羊吃不饱，导致抵抗力下降，影响膘情，进而影响畜产品的产量和质量。

4.2 夏季大风对农牧业的危害

夏季由局部强烈对流形成的风暴天气也经常出现，比如雷暴大风和龙卷风等造成范围小和破坏性极强的风害。龙卷风是大气中最强烈的一种涡旋现象，其破坏力极强，发生范围小，风速大，会造成较大灾害。飑线是一种范围很窄有强风并伴随着雷暴大雨的天气带，经常出现在强烈的冷锋前面，且常伴有强大的阵雨和冰雹，是一种破坏力巨大的灾害性天气。

4.3 防御措施

当地气象部门要精准做好预报，当预测到有大风天气时，第一时间通过12379 短信平台和微信群及时发布大风预警信号，通知种植户和相关单位。当种植户收到气象部门的大风预警信号后，及时固定好棚膜风口、压紧薄膜和做好保温防冻等措施，并固定好草帘等覆盖物，检查修补好损坏的棚膜，同时要注意加固棚体。牧民们入冬前储备好充足的草料，遇到大风天气时可以保证家畜饲料供给，同时要加固牛羊圈舍，做好幼畜保暖。