肃北县大风气候特征分析
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摘要 利用肃北国家气象观测站1973―2016年逐月风向、风速等观测资料，对肃北地区近44年大风日数、最大风速、平均风速及风向频率进行统计分析。结果表明，近44年，肃北县年平均大风日数21.0 d，总体呈增多趋势，春、冬季为大风多发季；年平均最大风速为15.6 m/s，冬季最大，春季次之，夏季最小，总体呈减小趋势，其中前30年显著减小，后14年显著增大；平均风速为2.7 m/s，最大出现在春季，冬季次之，夏、秋2季最小，平均风速年、四季变化总体均呈减小趋势；全年SSE向风最多，NW和SE向风次之，ENE、E、SW、WSW向风最少。
中图分类号 P425.47 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）10-0216-02
肃北蒙古族自治县位于甘肃省西北部，河西走廊西端南北两侧，县域分南山和北山2个不相连的区域，本文分析仅指南山地区。肃北县为甘肃省风能密度最大的地区之一，平均每天可利用的有效L速小时数在10 h以上，但同时大风天气对当地农牧业生产带来很大影响。因此，研究大风气候特征对大风气象灾害防御及合理利用风能资源具有十分重要的指导意义[1-3]。
1 资料与方法
利用肃北国家气象观测站1973―2016年共44年逐年逐月大风日数、最大风速、平均风速、风向频率等资料，采用折线图法、趋势分析法等，按3―5月为春季、6―8月为夏季、9―11月为秋季、12月至翌年2月为冬季，对肃北县大风气候特征进行统计分析。其中，1973―2006年使用EL型电接风向风速计观测，2007年1月后自动气象站运行，采用天津气象仪器厂的EL15-2D型单翼风向传感器和EL15-2A型风杯风速传感器进行观测，2015年1月起新型自动气象站正式运行，采用中环天仪天津气象仪器有限公司的EL15-2C型风向传感器和EL15-1C型风速传感器进行观测。根据《地面气象观测规范》的规定：最大风速是指某个时段内出现的最大10 min平均风速值；大风指瞬时风速达到或超过17.0 m/s（或目测估计风力达到或超过8级）的风[4]。只要一日内记有大风天气现象，不论时间长短和出现次数均记为一个大风日。
2 气候特征分析
2.1 大风日数变化特征
2.1.1 年变化。近44年肃北县出现大风日数共计922 d，年平均大风日数21.0 d。其中，年最多大风日数为63 d，出现在2013年；年最少大风日数为2 d，出现在2009年。大风日数年际变化趋势如图1所示，年气候倾向变化率为1.846 d/10年，总体呈增多趋势。其中，1973―2009年呈波动减少趋势，2010―2007年呈显著增加趋势[5]。
2.1.2 月变化。1―12月月平均大风日数依次为3.7、2.3、2.0、1.5、1.4、1.0、0.7、0.3、0.2、1.0、3.0、3.7 d，各月均可能出现大风，其中1月、12月月平均大风日数最多，11月次之；9月月平均大风日数最少，次之为8月。
从季节分布看，冬季大风日数最多，平均为9.7 d；春季大风日数次之，平均为4.9 d；秋季平均大风日数4.3 d；夏季最少，平均为2.0 d。春、冬2季大风日数占年总大风日数的70.0%，为大风多发季节。春、冬2季大风日数与年总大风日数相关系数分别为0.866、0.665，通过99%的显著性检验，说明春、冬2季大风日数与年总大风日数呈显著正相关性。因此，春、冬2季大风日数变化趋势与年大风日数变化趋势一致。
2.2 最大风速变化特征
近44年，肃北县年平均最大风速为15.6 m/s，最大风速最大值为26.0 m/s，出现在1976年；最大风速最小值为10.0 m/s，出现在2003年。从月变化来看，月平均最大风速最大值为13.1 m/s，出现在1月；次之为13.0 m/s，出现在12月；月平均最大风速最小值为9.3 m/s，出现在8月、9月。从季节变化来看，季平均最大风速最大值为13.0 m/s，出现在冬季；其次为11.8 m/s，出现在春季；最小值为9.7 m/s，出现在夏季。
由图2可知，近44年肃北县年平均最大风速气候倾向率为-0.75 m/（s・10年），总体呈减小趋势[3]。其中，前30年（1973―2002年）以每10年2.461 m/s的速率波动减小，呈显著减小趋势；后14年（2003―2016年）以每10年6.686 m/s的速率波动增大，呈显著增大趋势。
2.3 平均风速变化特征
近44年，肃北县平均风速为2.7 m/s，最大平均风速为4.3 m/s，出现在1973年；最小平均风速为2.2 m/s，出现在1999年和2002年，极差2.1 m/s。从月变化来看，4月风速最大，为3.2 m/s；5月次之，为3.1 m/s；7月、9月风速最小，为2.5 m/s；2月、8月、10月次之，为2.6 m/s，极差为0.7 m/s。从四季来看，春季、夏季、秋季、冬季平均风速分别为3.0、2.6、2.6、2.9 m/s，平均风速最大出现在春季，次之为冬季，夏、秋2季平均风速最小。由表1可知，1973―2016年近44年平均风速的年、四季变化均呈减小趋势；其中1973―1994年（前22年）平均风速年、四季变化均呈减小趋势，1995―2016年（后22年）平均风速年、四季变化均呈增大趋势。
2.4 风向频率变化特征
由图3可知，肃北县全年SSE向风最多，占全年的21.4%；次之为NW和SE向风，分别占全年（不包括静风，下同）的15.5%和14.3%。最少风向为ENE、E、SW、WSW，每年平均出现1次，平均仅占全年的1.2%；次少风向为NNE、NE、ESE、SSW、W，年平均出现仅2次，占全年的2.4%。第二象限风向（SE、SSE、S）占全年风向的45.2%，第四象限风向（WNW、NW、NNW、N）占全年的39.3%。因此，全年偏西北向（135°～180°）和东南向偏南（292.5°～360.0°）风最多。
3 结论
（1）近44年，肃北县年平均大风日数为21.0 d，总体呈增多趋势。冬季大风日数最多，春季次之，夏季最少。其中春、冬2季大风日数占年总大风日数的70.0%，为大风多发季节。
（2）近44年，肃北县年平均最大风速为15.6 m/s，冬季最大，春季次之，夏季最小。年平均最大风速总体呈减小趋势，其中前30年显著减小，后14年显著增大。
（3）近44年，肃北县平均风速为2.7 m/s，平均风速最大出现在春季，次之为冬季，夏、秋2季平均风速最小。近44年，平均风速年、四季变化总体均呈减小趋势，其中前22年均呈减小趋势，后22年均呈增大趋势。
（4）肃北县全年SSE向风最多，NW和SE向风次之，ENE、E、SW、WSW向风最少。全年偏西北向（135°～180°）和东南向偏南（292.5°～360.0°）风最多。
4 参考文献
[1] 沈慧群，孙存清.东疆三大风区大风气候特征对比分析[J].农村经济与科技，2011（1）：6-8.
[2] 杨晓玲，丁文魁，袁金梅，等.河西走廊东部大风气候特征及预报[J].大气科学学报，2012（1）：121-127.
[3] 董安祥，胡文超，张宇，等.河西走廊特殊地形与大风的关系探讨[J].冰川冻土，2014（2）：347-351.
[4] 俞卫平.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003：24.
[5] 姚正毅，王涛，陈广庭，等.近40a甘肃河西地区大风日数时空分布特征[J].中国沙漠，2006（1）：65-70.