包头市高影响天气历史统计

吴 瑕，郑箐舟，陈 琳，刘姝宁，李玫洁

1.包头市气象台，内蒙古包头 014030；2.重庆市气象服务中心，重庆 401147

给社会经济造成损失、影响公众日常生活、威胁生命进而引起高度重视的天气现象被称为高影响天气。高影响天气事件在《高等天气学》中被定义为对社会、环境和经济造成重大影响的天气现象与事件，其发生的概率虽然小，但其风险很高，造成的后果可能是灾难性的[1]。

其中，大城市所引发的灾害相比于一般的气象灾害有显著的“放大”作用、范围更广、影响更大，造成的经济损失和诱发的次生灾害更严重。难以度量、受多因素影响、难以归属和不确定性强是大城市高影响天气的主要特征[2]。因此，许多学者对大城市开展了关于高影响天气发生发展特征的研究。吕勇平[3]通过研究2010年广州亚运会期间同期气象气候条件得出影响开幕式的高影响天气是强降水与强冷空气。于芳健等[4]研究了朝阳地区3类高影响天气（雷暴大风、短时强降水和冰雹），发现这3类高影响天气均有明显的日变化特征，且主要集中在午后至傍晚时刻。罗慧等[5]以咸阳市6类高影响天气事件信息和1211气象信息电话拨打次数为基础，利用模糊数学的风险评估法计算得出不同级别关注度风险水平。分析总结大城市高影响天气的历史特征和演变规律对现代天气预报业务具有重大指导意义，能进一步满足气象服务的需求。

包头市地处中国华北地区，属内蒙古自治区地级市，属于温带大陆性季风气候，因气候变化频繁，易出现各种极端天气，从而对农牧业造成直接影响[6]。本研究对包头市近70年来8类高影响天气（浮尘日数、扬沙日数、沙尘暴日数、大风日数、高温日数、暴雨日数、雷暴日数、闪电日数）变化特征进行分析，以期为包头市应对灾害性天气提供科学依据。

1 高影响天气的年际变化与年变化

1.1 沙尘天气

1.1.1 浮尘日数浮尘是因高空风将远处沙尘吹到本地上空，或者本地沙尘暴、扬沙过后，尘土、细沙均匀地漂浮在空气中，造成空气浑浊，天空呈现土黄色，水平能见度低于10 km的视程障碍现象。1951—2020年包头国家基本气象站累年平均浮尘日数为15.33 d，2017年浮尘日数最多，为115 d，年浮尘日数以2.26 d/10年的倾向率减少（图1）。7—10月浮尘发生频率较低，4月最多，达到了全年的24.06%（图2）。

图1 1951—2020年包头国家基本气象站高影响天气日数年际变化

图2 1951—2020年包头国家基本气象站高影响天气日数年变化

1.1.2 扬沙日数扬沙是因大风将本地及周围地面沙尘吹起，造成空气浑浊，天空昏黄，水平能见度在1~10 km以内的视程障碍现象。累年平均扬沙日数为24.76 d，1953年扬沙日数最多，为105 d，年日数以7.45 d/10年的速率显著减少。扬沙主要发生在3—6月，其中4月、5月相对较多，占比分别为18.95%和18.06%。

1.1.3 沙尘暴日数沙暴和尘暴总称为沙尘暴，是大风将地面沙尘悉数吹到空中，造成空气极度浑浊，水平能见度小于1 km的视程障碍现象。当水平能见度低于500 m时被称作强沙尘暴。1951~2020年包头国家基本气象站累年平均沙尘暴日数为10.81 d，1966年沙尘暴日数最多，为51 d。年日数变化呈下降趋势，下降速率为4.06 d/10年。全年均有沙尘暴天气发生，3~6月是高发时段，占全年的76.78%。

1.2 大风日数

当瞬时风速达到或超过17.0 m/s （或目测风力达到或超过8级）的风被定义为大风。1951—2020年包头国家基本气象站年平均大风日数为23.31 d，历年大风日 数 在0（1954年、2004年、2008年、2009年、2012年、2017年）~79 d（1969年）之间变化。大风日数变化的线性方程为y=-0.61x+44.81。风日数年际变化整体呈现下降趋势，平均每10年减少6.06 d。大风全年各月均有发生，主要发生在3—7月，其中4月大风日数最多，为4.59 d，占全年大风发生的19.34%。

1.3 高温日数

根据《内蒙古地区极端高温、低温和降雨标准》（DB15/T 933—2015），日最高气温≥35℃定义为“高温日”。包头地区的高温天气主要受稳定少动的西伸的副热带高压或大陆暖高压控制，天气晴好，太阳光照强，地表水分少，气温快速上升从而形成高温天气。包头国家基本气象站累年平均高温日数为2.20 d，2010年高温日数最多，为17 d，高温日数呈上升趋势；高温天气主要发生在6—8月，分别为0.47 d、1.34 d、0.21 d。

1.4 暴雨日数

内蒙古各地暴雨日数（日降水量≥50 mm为暴雨以上量级）远少于湿润地区，但因其地形复杂且地域广阔，故有着时间短、强度大、局地性强的特点。暴雨是夏季包头市主要气象灾害之一，持续高强度的降水会导致积水、洪水及衍生灾害。1951—2020年包头国家基本气象站累年平均暴雨日数为0.33 d，1958年暴雨日数最多，为3 d；其次是1976年、1988年、1997年和1998年，暴雨日数为2 d，年日数变化呈下降趋势。暴雨主要发生在7—8月，占比分别为34.78%和56.52%。

了解历年最长连续降水日数、最大连续降水量和最大过程降水量的极值及其分布，有助于安排农作物育种、粮食晾晒以及防御局地洪涝灾害。最长连续降水日数在3 d（1951年、1956年、1957年、1962年、1965年、1968年、1972年、1982年、1988年、1993年、1994年、1999年、2000年、2010年、2018年）~7 d（1981、1984、1985、1990年）之间波动，最长连续降水量变化范围为4.0 mm（1989年）～131.7 mm（1985年）；最大连续降水量则在21.2 mm（1965年）～131.7 mm（1985年）之间变化，累年平均最大日降水量为42.69 mm，年际变化范围为17.7 mm（1980年）~100.8 mm（1958年），最大日降水量日数以0.50 mm/10年的速率减少。

1.5 雷电

雷电包括雷暴和闪电，雷电所形成的炙热高温、强大电流以及电磁辐射伴随的冲击波是导致雷电灾害的主要原因。积雨云云间、云地或云中之间产生的放电现象被称为雷暴，表现为闪电并伴随有雷声，有时也只能闻雷声而不见闪电。

统计包头国家基本气象站1951—2015年的地面观测资料（2016年后没有观测记录）发现，累年平均雷暴日数为29.08 d，年雷暴日数在0（1954年、2014和2015年）~48 d（1958年）之间变化，雷暴日数趋势方程为y=-0.17x+35.49。雷暴日数年际变化呈波动下降趋势，平均每10年减少1.72 d。雷暴主要集中发生在夏秋季，其中夏季（6、7、8月）雷暴日数最高，发生日数分别为6.34、8.58和6.94 d，12月到翌年2月均没有发生雷暴。

1951—2015 年，包头国家基本气象站累年平均闪电日数为8.80 d，年际变化在0（2009~2015年）~30 d（1955年）之间，闪电日数以4.53 d/10年的速率减少。雷电主要集中发生在夏秋季，其中7、8、9月发生日数最多，分别为2.51、2.25和1.58 d，12月到翌年3月均没有发生雷电。

2 高影响天气的年代际变化

从表1可以看出，近70年来，包头市浮尘日数在20世纪50年代~80年代期间的上升和下降趋势近似，为25~29 d/10年；20世 纪90年 代~21世纪00年代变化趋势不明显，而21世纪10年代上升趋势十分明显，达57.88 d/10年。扬沙日数在20世纪50年代、70年代、90年代和21世纪00年代下降趋势十分明显，达16~37 d/10年；20世纪60年代和80年代上升和下降趋势较小，为3 d/10年左右；21世纪10年代以10.30 d/10年的速率较快增加。沙尘暴日数仅在20世纪60年代~70年代下降趋势十分明显，倾向率超过15 d/10年；其他年代变化趋势不明显，达1~8 d/10年。大风日数在20世纪50年代和20世纪70年代分别显著上升和显著下降，分别为68 d/10年和55.39 d/10年；20世纪60年代和21世纪00年代上升和下降趋势近似，达20~28 d/10年；20世纪80年代~90年代和21世纪10年代上升和下降趋势较小，达7~9 d/10年。高温日数仅在20世纪90年代以3.82 d/10年的速率缓慢增加，其他年代均呈下降趋势，达0~8 d/10年。暴雨日数仅在20世纪60年代以0.24 d/10年的速率缓慢减少，其他年代均呈上升趋势，达0~2 d/10年。雷暴日数在20世纪50年代和21世纪10年代上升趋势十分明显，分别达17.33 d/10年和48.29 d/10年；20世纪60年代、80年代和21世纪00年代下降趋势较大，达6~10 d/10年；20世纪70年代和90年代下降趋势较小。闪电日数仅在20世纪50年代显著增加，达10.00 d/10年；其他年代都呈下降趋势，尤其20世纪70年代下降趋势十分明显，达11.58 d/10年。

表1 包头国家基本气象站1951—2020年各年代高影响天气日数倾向率和相关系数

3 结论

通过对包头市近70年来，高度影响天气事件的分析研究，有利于加强社会公众对其可能性、严重性和危害性的认识，增强防灾减灾意识并及时采取有效措施。主要结论如下：

（1）近70年来，该站仅有高温日数以0.23 d/10年的趋势上升，而沙尘暴日数、闪电日数、大风日数、扬沙日数、浮尘日数、雷暴日数和暴雨日数均呈下降趋势。从年变化上看，浮尘、扬沙、沙尘暴、大风4月活动最频繁，而高温、雷暴、闪电和暴雨在7—8月活动最频繁。

（2）近70年来，该站浮尘日数在21世纪10年代上升趋势十分明显，达57.88 d/10年；扬沙日数在20世纪50年代、70年代、90年代和21世纪00年代下降趋势十分明显，21世纪10年代则以10.30 d/10年的速率较快增加；沙尘暴日数仅在20世纪60~70年代下降趋势十分明显，倾向率超过15 d/10年；大风日数在20世纪50年代和20世纪70年代分别显著上升和显著下降；高温日数仅在20世纪90年代以3.82 d/10年的速率缓慢增加，其他年代均呈下降趋势；暴雨日数仅在20世纪60年代以0.24 d/10年的速率缓慢减少，其他年代均呈上升趋势；雷暴日数在20世纪50年代和21世纪10年代上升趋势十分明显，20世纪60年代、80年代和21世纪00年代下降趋势较大；闪电日数仅在20世纪50年代显著增加，其他年代都呈下降趋势，尤其20世纪70年代下降趋势十分明显，达11.58 d/10年。

（3）包头市气候变化频繁，易出现多种极端天气，如大风、暴雨、沙尘暴等，对农牧业造成严重影响。因此，有关部门应提前准备高影响天气的统计和防御措施，利用新媒体加大宣传力度，扩大宣传范围，增强社会公众的防灾减灾意识。社会公众需及时关注相关部门发布的灾害天气预报预警信息，正确、熟练地掌握应对之策，从而减轻高影响天气对农牧业造成的直接影响，促进其稳定、健康发展。