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万载县常年风速(一)
老哈河下游地区起沙风特征
【万载县常年风速】 摘 要 应用中国科学院奈曼沙漠化研究站2006～2013年的气象资料，统计分析了老哈河下游地区近8年来的起沙风特征.结果表明：（1）起沙风的月平均风速为5.81～6.75 m・s-1，最大风速变化范围为17.40～25.60 m・s-1.春季（3～5月）是老哈河下游地区的主要风沙活动期.（2）起沙风风向以WNW和NW及W为主，分别占年起沙风频率的16.02%，12.66%和11.18%.不同月份、季节起沙风向变化及各方向所占频率也有较大差异.在风沙活动期内，起沙风风向以WNW和NW为主，分别占该时段起沙风频率的14.35%和13.44%；其次为SW和SSE及W风向，分别占该时段起沙风频率的8.51%、8.35%和8.11%；起沙风风向变化频繁，但西北风占主导地位，西南风次之. 关键词 起沙风；风沙活动期 ；老哈河
中图分类号 P931 文献标识码 A 文章编号 1000-2537（2015）03-0001-05
风是塑造地貌形态的基本营力之一[1]，而一定强度的起沙风是引起土壤风蚀和沙尘天气最主要和最直接的动力因素[2].区域大气环流的整体形势控制着区域内各种风沙地貌形成发育的整体格局[3].因此系统研究一个地区的起沙风特征，不仅有助于了解研究区的风沙活动规律，解释沙尘天气频繁发生的原因[4]，也能够更准确掌握风沙地貌形成的动力因素，为研究区科学防沙治沙提供理论依据[5-6].
老哈河下游河岸沙丘是中国季风和非季风交错区的典型河岸沙丘带[7]（图1）.近年来该地区是科尔沁沙地风蚀强烈和沙尘危害程度最严重的区域之一.本文利用中国科学院奈曼沙漠化研究站自动气象站2006―2013年的风速、风向原始数据，统计分析了老哈河下游地区8年来的起沙风分布特征，对该区域的生态环境建设以及风沙危害的防治都具有重要的理论与实际意义.
1 研究区概况
老哈河下游位于科尔沁沙地的腹地.该地区气候属温带半干旱大陆性季风气候，年均气温6.5 ℃，极端最高温39 ℃，极端最低温-29.3 ℃，年平均降水量352 mm，且分布不均，年均降水量的70%～80%主要集中在7～9 月，年蒸发量为1 500～2 500 mm[8]；地貌类型以流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和面积不等的平缓沙地及低洼地交错分布为特征；土壤类型主要为地带性的栗钙土和非地带性的沙土、草甸土、盐碱土[6].该地区属于典型的农牧交错地区，生态环境比较脆弱，易退化或发生严重沙漠化[9] （图1）.
2 研究方法
2.1 数据来源
2006～2013年的风速、风向原始数据，均来源于中国科学院奈曼沙漠化研究站自动气象站（42°56′ N， 120°42′ E，海拨358 m）.数据采集间隔时段为1 h，风速、风向的观测高度为10 m，风向数据用0°～360°方位角表示.
2.2 统计方法
根据相关研究[10-11]和野外实地观测，老哈河下游地区临界起沙风速为5 m・s-1（10 m高处）.将逐年的原始风速、风向数据以1 h为统计单位，统计计算每月大于5 m・s-1起沙风沙速的平均风速、最大风速及出现频率（因系统故障原因，导致一些月份数据不完整，起沙风出现频率用起沙风出现的时数与总统计时数的百分比表示）.
为了突出起沙风的分布特征，选择原始数据中大于5 m・s-1 风速数据，按罗盘N，NNE，NE，ENE，E，ESE，SE，SSE，S，SSW，SW，WSW，W，WNW，NW和NNW共16个方位逐月统计各方位的起沙风，并计算不同方位起沙风的出现频率.
3 结果分析
3.1 起沙风风速
对2006～2013年风速记录数据分析可知，老哈河下游地区8年年平均风速为2.19 m・s-1，记录的最大风速为25.6 m・s-1，发生在2013年8月25日.2006～2013年起沙风速（≥5 m・s-1）出现的总频率为1128%.春季平均风速为2.7 m・s-1，大于起沙风速的频率为21.44%；夏季平均风速1.8 m・s-1，大于起沙风速的频率为4.05%；秋季平均风速1.98 m・s-1，大于起沙风速的频率为8.38%；冬季平均风速2.3 m・s-1，大于起沙风速的频率为11.22%.起沙风出现的频率年际之间存在一定差异，2006～2013年各起沙风频率分别为13.90%，11.15%，11.93%，11.60%，11.87%，9.06%，10.14%和10.61%.
图2 起沙风风速及其频率月变化 （2006～2013年）
Fig.2 Change of monthly sand-driving wind speed and their frequency （2006～2013）
图2为老哈河下游地区起沙风风速及频率月变化图.一年之内，起沙风风速的月平均风速为5.81～6.75 m・s-1.其中，从1月的6.12 m・s-1开始逐渐增加，至 3月月平均起沙风速达到最大值6.75 m・s-1，然后缓慢减少，至7月月平均起沙风速达降至最小值581 m・s-1，之后波动式变化.从季节上来看，春季的平均起沙风速最大，为655 m・s-1；而夏季的平均起沙风速最小，为5.94 m・s-1 ；秋、冬两季的平均起沙风速分别为6.16 m・s-1和625 m・s-1.即平均起沙风速的季节变化呈现夏季→秋季→冬季→翌年春季逐渐增加趋势.
月最大风速变化范围为17.40～25.60 m・s-1.最大值为25.60 m・s-1，出现在夏季的8月份；最小值为17.40 m・s-1，出现在冬季的1月份.除8和9月份外，其他月份的起沙风最大风速与月平均风速的变化趋势基本一致.
平均风速和最大风速是风速特征的基本描述，起沙风的频率越大，对沙丘的形成与演化起作用越强[12].由图2还可知，老哈河下游地区2006～2013年不同月份间起沙风占全年起沙风的频率相差较大，变化范围为1.86%～17.76%.起沙风在3月发生频率最大，占全年起沙风频率的17.76%，4月次之，为1683%，再次为5月，频率为13.33%.起沙风发生频率最少月份为8月，为1.86%，其次为7月和9月份，分别为210%和2.71%.从季节上来看，春季起沙风发生频率最高，占全年起沙风频率的47.92%，夏季最低，为901%，秋、冬两季频率分别为18.51% 和 24.55%.起沙风速的月际频率变化特征与平均风速的变化趋势基本相似. 3.2 起沙风风向
表1为老哈河下游地区各月起沙风16方位出现频率.老哈河下游地区起沙风风向以WNW，NW，W为主，分别占年起沙风频率的16.02%，12.66%和11.18%；其次WSW，SW风向所占频率分别为9.54%和907%；在其余各方向的起沙风中，除N，SSE，NNE，NNW 风向所占比率稍大（分别为6.77%，6.43%，566%和5.54%）外，其他均较少.从起沙风在各月的分配情况来看，除6月以SSE风向为主外，其余月份起沙风以WNW，NW，W风向为主，其次为WSW，SW，SSE，N风向.
从起沙风方向频率（表1）的季节分配来看，春季起沙风以 WNW，NW，SW和SSE 风向为主，分别占年起沙风频率的6.87%，6.44%，4.08%和 4.00%，其次为W，N，WSW和S风向，分别占年起沙风频率的389%，3.32%，3.31%和 3.07%，；夏季起沙风以SSE，NW和WNW风向为主，分别占年起沙风频率123%，1.12%和1.00% ；秋季起沙风以WNW，W，NW，WSW和SW风向为主，分别占年起沙风频率的346%，2.91%，2.21%，2.15%和1.74%；冬季起沙风主要以WNW，WSW和W风向为主，分别占年起沙风频率的4.68%，3.72%和3.54%，其次为NW，SW和N风向，分别占年起沙风频率的2.90%，2.78%和227%.
由3～5月份起沙风风风向玫瑰图可知（图3），3～5月份起沙风风向以WNW，NW为主，分别占该时段起沙风频率的14.35%和13.44%；其次，SW，SSE，W风向分别占该时段起沙风频率的8.51%，8.35%和8.11%；在其余各方向的起沙风中，除N，S，NNE，NNW风向所占该时段频率稍大（分别为6.93%，6.40%，6.18%和5.75%）外，其他各风向所占频率较小.
4 讨论
4.1 风沙活动期
沙粒的起沙风速除主要取决于粒径外，还与地表性质、沙子含水率和盐度及植被盖度等多种因素有关[10].老哈河下游地区在10月至翌年2月尽管风力较强劲频繁，起沙风速发生频率占全年的40.35%，但该时段早期有枯萎的植被覆盖地表，在10月底地表表土层开始冻结，至3月初冻融，即后期进入地表表土层封冻期.所以该地区在10月至翌年2月土壤风蚀的可能性显著降低.6～9月起沙风风速小、发生的频率低，加上该时期植物进入生长旺盛期，地表植被覆盖度较大，降水量多，土壤发生风蚀的可能性很小.而3～5月份是起沙风多发期；此时正值气温逐步回升使地表冻融，大气、土壤干旱区相耦合的时期[13]（该时段的蒸发量是降水量的17.2倍），植物尚未返青或处于萌动期[13]，造成地表呈干旱疏松状态；加上玉米等农田的翻耕与播种使地表基本呈裸露状态.这些多因素的叠加作用为地表的风沙移动提供了强有力的动力条件和丰富的沙源.所以3～5月是老哈河下游地区的主要风沙活动期.在研究该地区风沙流活动规律时应主要以春季（3～5月）的风场作为主要野外观测与研究分析目标.
4.2 起沙风风向变化
对某一地区而言，近地面的风况特征在很多程度上是高空环流形势的反映[14].老哈河下游地区处中纬度西风带，是西路、西北路及偏北冷空气流经地带[11].冬季受内蒙古冷高压控制，夏季受大陆低气压控制和副热带高压的影响，再加上周边大兴安岭、燕山、长白山山脉走向的影响，使该研究区常年受西北气流的影响，并伴随有来自西南方向的气流.在风沙活动期间（3～5月），老哈河下游地区起沙风风向虽然变化范围较大、频繁，但西北风占主导地位，西南风次之.
5 结论
通过对中国科学院奈曼沙漠化研究站自动气象站2006～2013年的风速资料统计分析，老哈河下游地区近8年来的起沙风特征具有以下特点：
（1）起沙风速（≥5 m・s-1）出现的的总频率为11.28%；起沙风的月平均风速为5.81～6.75 m・s-1，最大风速变化范围为17.40～25.60 m・s-1；春季（3～5月）起沙风出现的频率为21.44%，发生频率最高，占全年起沙风频率的47.92%.该时段地表冻融、干旱疏松，加上玉米等农田的翻耕与播种使地表基本呈裸露状态，这多种因素的叠加使3～5月成为老哈河下游地区的主要风沙活动期.
（2）起沙风风向以WNW，NW，W为主，分别占年起沙风频率的16.02%，12.66%和11.18%；其次WSW，SW风向所占频率分别为9.54%和9.07%；不同月份、季节起沙风向变化及各方向所占频率也有较大差异.在风沙活动期（3～5月）内，起沙风风向以WNW，NW为主，分别占该时段起沙风频率的14.35%和13.44%；其次，SW，SSE，W风向分别占该时段起沙风频率的8.51%，8.35%和8.11%；老哈河下游地区起沙风向虽然变化范围较大、频繁，但西北风占主导地位，西南风次之.
致谢 本文气象数据由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所奈曼沙漠化研究站李玉霖副研究员和罗永清博士提供，在此表示衷心感谢！
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（编辑 王 健）
万载县常年风速(二)
东乡族自治县主要气象灾害及防御对策
【万载县常年风速】 摘要 对近30年来东乡县主要气象灾害进行统计分析，结果表明：干旱是最主要农业气象灾害，其次是冰雹、寒潮、霜冻、雷电、大风；暴雨洪涝是危害最严重的气象灾害。同时提出相关防御对策，为东乡县的农业生产趋利避害、防灾减灾及合理利用气候资源提供参考。 关键词 气象灾害；防御对策；甘肃东乡
中图分类号 S166 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2016）08-0230-02
东乡族自治县处于青藏高原及西北黄土高原的过渡地带，位于临夏州东北部，甘肃省中部，东西长约51 km，南北宽约47 km，总面积1 510 km2，介于东径103°10′～103°44′，北纬35°30′～35°56′之间，境内地形复杂，海拔在1 694.0～2 577.7m之间，大部分地方以梁、峁、沟、壑等黄土地貌为主，植被稀少，自然环境较差，生态环境脆弱；具有四季不明、日照丰富、雨热同季、温差大、降水量偏少且时空分布不均的气候特点，自然条件十分严酷，干旱、冰雹、暴雨洪涝、寒潮、霜冻、雷电、大风等灾害性天气时有发生，对社会经济发展和农业生产造成严重影响。
1 主要气象灾害
气象灾害是自然灾害中的原生灾害之一[1]，是由于气象要素变异，对国民经济建设、国防建设及人类的生命财产安全造成直接或间接的损害。东乡县气象灾害种类繁多，危害范围广，影响深度大，几乎每年都造成巨大损失。统计表明，东乡县80%以上的自然灾害为气象灾害，造成的经济损失占当年GDP的2%～5%。随着全球气候变暖，极端天气事件发生更为频繁，灾害的强度和影响程度不断加重，因此，统计分析东乡县气象灾害发生、发展的规律，有助于更好地开展防灾减灾工作和提高应对气候变化的能力，最大程度减少人民群众生命财产损失，同时为社会经济发展提供有力的科技支撑。
1.1 干旱
干旱是指长时间降水偏少，造成土壤缺水、空气干燥、水源枯竭的现象[2]。干旱既是影响东乡经济建设的主要自然灾害和制约农业发展的主要原因，也是影响粮食产量的主要因素[3]。依据照甘肃省河东地区气候标准，东乡县干旱按发生的时间和降水量划分，主要有冬旱、春旱、春末夏初旱、伏旱和秋旱。东乡县干旱出现的频率高（65%），是最主要的农业气象灾害。一年四季均可发生，以春旱、春末初夏旱、伏旱危害最为严重。
根据气象干旱等级国标（GB/T20481-2006），统计计算东乡县1980―2014年的干旱过程和干旱强度，结果显示：全县共出现各类干旱25次，其中春旱发生频率50%，春末夏初旱27.5%，伏旱20%。并容易出现连旱（占22.5%），其中有7年（占17.5%）出现春夏连旱，危害严重；秋旱多出现在晚秋，一般与冬季或初春相连。2002年9月13日至2003年4月27日共计227 d中，无一场好雨（雪）出现，秋旱、春旱、初夏旱连续发生，灾情十分严重。土壤干旱是东乡县近30年来最为严重的年份，全县大部分地方干土层在12～25 cm，土壤含水量较常年偏低，致使全县1.87万 hm2夏作物无法下种。2009年6月的春末初夏旱造成全县24个乡镇受灾，受灾面积达1.6 万hm2，造成农业经济损失2 476.8万元。2000年7月至8月初，东乡县遭受40年不遇的特大伏旱袭击，使秋季作物大面积减产，农业再次陷入发展困境，经济发展的速度被迫减缓。
1.2 冰雹
冰雹是指直径大于5 mm的固体降水物。东乡为冰雹易发区，主要是距雹云源地较近，加之辖区内山地较多，有利于不稳定层结的形成和发展。由于降雹时常伴有狂风暴雨，相对于东乡较脆弱的农业生产条件，常对农作物造成不可挽回的损失。
根据1980―2014年东乡气象站的记录，共出现冰雹118次，平均近4次/年（图1），这只是气象站单点记录，通过分析近10年雨情点的记录，实际发生在东乡县境内的冰雹次数至少在7次/年以上。从历年降雹资料统计来看，东乡雹季长度7个月，最早开始日期4月17日（1975年），最迟结束日期10月10日（2002年），主要集中在6―9月，主要降雹时段在午后和傍晚。
根据东乡县民政局灾情资料统计，2007年7月21日龙泉等10个乡镇遭受雹灾，受灾面积4 466.67 hm2，造成农业经济损失5 567万元；2010年9月6日，龙泉、董岭、北岭、沿岭、大树、达坂、锁南遭受雹灾，受灾面积2 133.33 hm2，造成农业经济损失3 328万元。
1.3 暴雨洪涝
暴雨洪涝由短时或连续的降水引起地面径流并沿坡沟迅速下泻，形成突发性洪水，东乡县暴雨主要集中在7―8月，出现机率为6年1次；其中1970年8月18日日降水量64.7 mm，为有气象记录以来的最大一次暴雨过程。1993年7月24日河滩、柳树、百和、锁南、东塬遭受暴雨洪涝灾害，受灾面积1 733.33 hm2，房屋倒塌359间，造成直接经济损失314.3万元；1999年7月22日，达坂、沿岭、北岭、春台4个乡镇遭受洪暴灾害，受灾面积1 000 hm2，暴雨引发北岭、春台山体滑坡，造成150人无家可归。
1.4 寒潮
寒潮是指强冷空气的突发性侵袭活动，24 h降温10 ℃以上或48 h降温12 ℃以上、最低气温低于5 ℃的天气过程称为一次寒潮过程。寒潮具有影响范围广、致灾严重、降温幅度大等特点。东乡一般春季出现的多（3―5月），自1957年来共出现寒潮过程132次，平均1年3次，越迟造成的灾害越严重。据统计自1957年来共出现寒潮过程132次，平均1年3次（图2）；主要发生在3―5月，越迟发生，造成的灾害越严重，如2010年5月17―18日的强降温过程造成农业经济损失3 901万元。
1.5 霜冻
春秋季冷空气活动频繁，引起温度骤降，有时伴有降雪、大风等天气，对作物造成严重影响[4]。东乡县霜冻出现的平均日期为9月30日，终霜冻为5月6日，每年均有发生，特别是4―5月正值蔬菜移栽定植及果树开花坐果，很容易遭受霜冻危害。 根据相关资料统计分析，2004年5月2―4日东乡县大部分地方受强霜冻影响，致使24个乡209 549人受灾，受灾面积达2 979 hm2，直接经济损失2 815万元。此外花椒树（苗）成灾1 079 hm2，2 501万株、138.446万kg，经济损失764.48万元，其他经济林损失208.5万元，全县经济损失总计3 787.98万元。这次强霜冻是东乡县自1982年发来最为严重的一次。也是2004年东乡县最为重大的天气气候事件。
1.6 雷电
雷电常伴随暴雨、冰雹出现，灾情严重。据统计东乡县年平均雷暴日数30.2 d，最早初日3月16日（1990年），最晚终日10月24日（2001年）；一年中雷暴主要集中在5―9月，雷暴日数最多年为49 d，出现在1987年。雷暴日数最少年为13 d，出现在1972年、2004年和2009年；从雷暴年际变化统计分析，进入20世纪90年代东乡县雷暴频次呈下降趋势。
1.7 大风
气象学上将风速≥17 m/s（8级以上）的风定义为大风，大风过境时，经常狂风骤起，飞沙走石，有时摧毁电力、交通设施，造成房倒树拔、农作物倒伏等。年最大风速（10 min平均最大风速）一般是由强寒潮天气、冷锋过境形成的大风和雷暴天气大风两类造成。东乡年极大风速最大值为29.7 m/s，年平均大风日数9.8 d，分布在3―10月，其中6―8月占85%。从大风年际变化分析，大风天气主要发生在20世纪60―80年代，90年代以后大风天气明显减少。
2 灾害防御措施
2.1 建立健全气象灾害防御机制
成立了由县政府统一领导、各有关职能部门全面参与的气象灾害防御指挥中心，加快气象工作政府化的步伐，建立健全气象灾害应急预案，以大幅提高气象灾害应急救援处置能力。
2.2 提高灾害性天气监测水平和预警信息发布时效
东乡县实施了山洪灾害防治气象保障和非工程措施。主要任务包括观测、预报预测与信息保障、预警服务3个方面的系统建设。完成县域内39个自动雨量站的建设任务，完善县级气象灾害预警信息发布流程和业务规范，不断提高气象观测自动化水平。拓宽预警信息发布渠道，建立多部门信息共享平台，提高预警信息时效性，以保证气象决策能够准确及时。
2.3 加强防灾减灾宣传，提高全社会气象灾害防御意识
为了提高广大人民群众的自救互救能力，提高气象防灾减灾意识，应加强气象宣传，对重点人群及重点区域进行防
灾减灾科学知识和技能的宣传教育，组织开展气象灾害易发、多发区公众广泛参与的防灾避灾演练。
2.4 改善农业生态环境，提倡发展节水农业
东乡县气象灾害频发，与当地自然降水少、森林覆盖率低、生态环境脆弱等有很大关系。应大力开发云水资源，提倡发展节水农业、植树造林、绿化荒山和开展人工阵雨作业，以增加土壤持水量和有效降水。开展人工影响天气作业，开发空中水资源缓解干旱、冰雹灾害影响，充分发挥气象为“三农”服务的重要作用，为农业稳产高产提供专业气象保障[5-8]。
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