新疆塔城地区大风天气特征与成因研究

发布时间：2020-07-18 01:14

【摘要】：新疆地区大风灾害,对当地居民的生活、生产危害严重,常引发交通事故,造成人员伤亡。论文利用塔城地区的11个气象站的地面实测数据资料(1991年-2016年)、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和国家气候中心的相关资料,对新疆塔城地区大风天气特征进行分析,总结出塔城地区常见大风类型产生的原因,就新疆塔城地区典型大风天气成因进行诊断,主要研究结论如下:(1)塔城地区的大风日数呈现北部多南部少的特征,区域中部由东北向西南的一条路径中是明显的大风多发区,围绕塔城、老风口、额敏和裕民。大风风向以偏西风为主。四季大风日数分布,秋季最少,冬季最多。(2)塔城地区大风日数存在着明显的减少趋势(-4.2d/10a)。从1990年代至2000年代,塔城地区的托里区域、和丰区域、乌苏区域、老风口区域的大风日数减少幅度明显,其它区域的大风日数减少幅度相对小;从2000年代至2010年代,大风日数减少速度明显变缓,有些台站的大风日数仅仅是略有减少。(3)塔城地区的大风类型可划分为冷空气活跃型大风、高空动量下传型大风、气压梯度型大风等三类,其中,北路冷空气活跃型大风常常由于冷高压直接移动影响,使得发生此类大风时往往伴随着大范围的降温天气。冬季西北路冷空气活跃型大风往往是产生最为频繁的时期,大风的风速往往较大,很容易带来沙尘天气,大风产生之后的持续时间比北路冷空气活跃型大风更长;在塔城地区的绝大多数高空动量下传型大风并不仅仅是受动量下传影响而直接产生的,很多情况下都是高低空动力共同作用的结果,高空大气所存在的动量调整成为了此类大风产生的根本原因,高空动量下传型大风在塔城地区的发生时段多为白天,入夜后出现的几率明显较少。此外,高空动量下传型大风在塔城地区的出现多伴随着沙尘天气,而出现降水天气的情况较少;在塔城地区的夏季,由于地处新疆西北部,受北面蒙古中部的热低压和新疆东南部地区的热低压影响,在这些热低压的移动过程中,很容易使塔城地区产生气压梯度型大风的情况。(4)在塔城地区较为典型的一次冷空气大风过程中,高空存在的辐合中心不断随着自身高度的增加而向西倾斜,塔城地区的正北方向存在着明显的冷平流并表现出下沉态势,当冷空气进入到塔城地区时,高空急流区下沉直接使得低层气柱出现了明显的质量增加,地面气压场加压明显,加剧了地面大气的水平运动,也就引发了区域内的大风;结合大风发生过程的垂直速度分布情况,从大风天气过程的垂直螺旋度分布分析发现,在大风产生过程中,冷空气经过时有明显的反气旋下沉现象,而在冷空气过场之后,同样出现了反气旋下沉现象。(5)借助WRF模式对塔城地区较为典型的一次大风过程的数值模拟研究首先,动力因素模拟结果可以发现,在本次塔城地区产生的大风中,受到了冷空气与高空动量下传的共同影响,使得大风极大值区域从最开始的高度逐步降低并在大风持续过程中不断下降,高空风速的总体分布与低空风速存在较高的一致性;热力因素模拟具体到此次典型的塔城地区的大风过程,大风产生之前便已经出现了一定的显热通量并达到了极大值,之后一直稳定在大风发生的中期。本次大风的地面场受热低压控制,热力因素的存在有助于推动低层湍流,从而在一定程度上降低了单纯的动量下传大风的产生和持续,这也是之后动量下传影响的大风逐步减弱的重要原因。本文的研究结果,可为塔城地区提高大风灾害的预防能力,提高风能的利用效率提供重要的实践依据。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P425
【图文】：

面积,伊犁哈萨克自治州,新疆维吾尔族自治区,矿藏

兰州大学硕士学位论文新疆塔城地区大风天气特征与成因研究第二章资料与方法2.1 研究区域概况塔城地区是隶属于我国新疆维吾尔族自治区的行政区域，它位于新疆西北部和伊犁哈萨克自治州的中部(如下图 2-1 所示)，下辖有 5 县 2 市。塔城地区地形地貌复杂，既拥有海拔高达 2148 米的哈孜克提山，也拥有较大的准格尔盆地，还包括有巨大的天山山地。整体来看，塔城地区的地形颇具特色，山高林深，牧草繁盛，拥有丰富的矿藏。塔城地区的山地面积约为 8.2%，丘陵面积约为 32.9%，草原面积约为 46.8%，沙丘或沙漠面积为 12.1%。区域内还有 14 条大小不同的河流，横贯东南，纵贯整个地区[21]。

塔城,大风

地区大风天气特征与成因研究7塔城地区的塔城老风口(如图2-2 所示)，是该区域内大风发生最为频繁和强度最大的地带，有时大风持续时间长达数天，最高风速超过 40米/秒。具体来看，塔城老风口位于新疆西北部的托里县，目前是省道221 线通往塔城市的必经之路，也是亚欧大陆内心所在地，区域内每年大于 8 级的大风时间长达 150 多天，最长时间达到 180 天[25]。图 2-2 塔城老风口位置示意图2.2 资料获取与处理2.2.1 资料来源说明本文所研究的塔城地区大风天气，需要以详细的相关气象观测站数据资料为基础。就整个新疆地区来讲，几乎所有的气象观测站都被设置在南北疆的绿洲之上，构成了两大盆地之间的环形观测地带，而在一些戈壁滩、沙漠区域则很少设置有气象观测站。研究区域选取 11 个不同的气象观测台、站(如下图 2-3 所示)。它们广泛分布在整个塔城地区区域内的多个县、市，其中包含了国家气候观象台2 个，国家气象观测二级站 4 个

分布图,观测站,内气,分布图

区域内每年大风时间长达 150 多天，最 180 天[25]。图 2-2 塔城老风口位置示意图获取与处理来源说明研究的塔城地区大风天气，需要以详细的相关气象观测站数据个新疆地区来讲，几乎所有的气象观测站都被设置在南北疆的两大盆地之间的环形观测地带，而在一些戈壁滩、沙漠区域则测站。研究区域选取 11 个不同的气象观测台、站(如下图 2-3布在整个塔城地区区域内的多个县、市，其中包含了国家气候气象观测二级站 4 个，以及国家气象观测一级站 5 个，这些气域内地面气象、高空气象、农业气象、雷电监测、太阳辐射等。

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