蔡新玲,李 茜, 路岑之,劉 波

(1.陜西省氣候中心，西安 710014;2.陜西省氣象局秦嶺和黃土高原生態(tài)環(huán)境氣象重點實驗室，西安 710016;3.西安市周至縣水務(wù)局，陜西周至 710400;4.陜西省大氣探測技術(shù)保障中心，西安 710014)

第十四屆全國運動會(簡稱十四運)、全國第十一屆殘運會暨第八屆特奧會(簡稱殘?zhí)貖W會)于2021年9—10月在陜西省舉辦。全運會于9月15—27日舉行，殘?zhí)貖W會于10月22—29日舉行。全運會和殘?zhí)貖W會開(閉)幕式均在西安奧體中心舉辦, 火炬自8月16日至9月12日在全省14個選定站點傳遞。研究表明，天氣對體育賽事影響較大。風(fēng)、雨、溫度、濕度、能見度可能影響戶外賽事進程，嚴(yán)重時會影響運動員的生理和心理變化[1-2]。強降雨、雷暴、大風(fēng)等惡劣天氣也可能影響開(閉)幕式及火炬?zhèn)鬟f等重大活動的順利進行?？梢?，適宜的氣象條件和準(zhǔn)確及時、優(yōu)質(zhì)高效的氣象保障服務(wù)是保障全運會等重大社會活動成功舉辦的關(guān)鍵性因素之一[3-5]。為了給組委會及相關(guān)決策部門擬定賽事活動方案及不利天氣應(yīng)急預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)，以西安為例，對十四運和殘?zhí)貖W會前后8—10月的氣溫、降水、濕度、風(fēng)等氣象要素及強降水、高溫、雷暴、短時大風(fēng)、霧、霾等高影響天氣事件進行統(tǒng)計分析，為十四運會和殘?zhí)貖W會開(閉)幕式、火炬?zhèn)鬟f及各項賽事安排提供參考。

1 資料來源

所用資料來源于陜西省氣象信息中心，為反映最近時段的氣候要素值，文中除特別指明外，各要素統(tǒng)計值[6]包括均值、標(biāo)準(zhǔn)差、頻率等的統(tǒng)計時段為1990—2019年，極值和天氣現(xiàn)象的統(tǒng)計年代為1951—2019年。

2 氣溫變化特征

2.1 旬氣溫變化

圖1為西安1990—2019年8—10月逐旬氣溫變化?？梢钥闯?，西安8月上旬至10月下旬各旬平均氣溫、最高(低)氣溫和極端最高(低)氣溫的變化幅度不大，均呈緩慢的下降趨勢。旬平均氣溫在12.1～26.9 ℃之間，旬平均最高氣溫在17.7～32.1 ℃之間，旬平均最低氣溫在8.1～22.7 ℃之間。從8月下旬開始，平均最高氣溫低于30 ℃，平均最低氣溫低于20 ℃，平均日較差在10 ℃左右。旬極端最高氣溫在29.0～40.0 ℃之間，旬極端最低氣溫在-1.9～15.7 ℃；9月下旬，極端最高氣溫低于35 ℃，極端最低氣溫低于5 ℃。

圖1 西安1990—2019年8—10月逐旬氣溫變化

研究表明，15～25 ℃是運動員發(fā)揮成績的最佳環(huán)境溫度。當(dāng)氣溫超過28 ℃時，人體就會感覺不適，低于15 ℃或高于35 ℃時對運動成績會產(chǎn)生較大影響[2]。將氣溫分為5個等級，分別統(tǒng)計西安8—10月各旬各級日最高氣溫出現(xiàn)的平均日數(shù)(表1)。可見西安8—10月各旬日最高氣溫分別不低于26、28、30、32、35 ℃的日數(shù)隨時間推后逐漸減少；≥35 ℃日數(shù)8月中旬平均不足1 d，9月中旬后未出現(xiàn)，10月無32 ℃以上最高氣溫。

2.2 9月逐日氣溫變化

西安9月日平均氣溫在18.4～24.3 ℃，變化幅度為5.9 ℃；日平均最高氣溫變化范圍為23.2～29.5 ℃，變幅為6.3 ℃；日平均最低氣溫的變化范圍為14.5～20.3 ℃，變幅為5.8 ℃。9月15—27日，日平均氣溫在18.4～21.0 ℃，日平均最高氣溫為23.2～25.7 ℃，日平均最低氣溫為14.5～17.6 ℃。從1951—2019年統(tǒng)計結(jié)果來看，西安9月各日均出現(xiàn)過32 ℃以上氣溫。1—9日都出現(xiàn)過35 ℃以上高溫， 1日和5日曾出現(xiàn)38 ℃以上高溫；10—17日，69 a中僅有4 d的日最高氣溫超過35 ℃，18日以后均未出現(xiàn)過35 ℃以上高溫天氣?？傮w來看，西安9月氣溫適宜，利于運動員發(fā)揮更好的成績。

3 降水變化特征

3.1 旬降水

從西安8—10月逐旬降水量和降水日數(shù)的變化(圖2)可見，西安從夏到秋轉(zhuǎn)換時節(jié)降水整體呈先增加后減少的波動變化。8月上旬至9月上旬，旬降水量和降水日數(shù)呈緩慢增加趨勢，降水量變化范圍為23～37 mm，降水日數(shù)為2.8～4.0 d。旬降水量和降水日數(shù)的最大值均出現(xiàn)在9月上旬，分別為37 mm和4.0 d，降水日數(shù)是一年中最多的時段，降水量略次于7月上旬。9月中旬至10月下旬，各旬降水量呈現(xiàn)明顯下降趨勢，降水量從9月中旬的28 mm下降至10月下旬的14 mm，降水日數(shù)從3.6 d下降至2.9 d。從各旬各等級降水日數(shù)(表1)可見，各等級降水日數(shù)的變化略有不同。9月下旬小雨最多，年均3 d；8月中旬中雨最多，年均1 d；9月上旬大雨最多，平均2 a 1 d。30 a間暴雨共出現(xiàn)8次，分布在8月上旬至9月中旬，9月中旬以后再無暴雨出現(xiàn)?？傮w來看，9月上中旬是西安降水相對較多的時期，全運會各項活動安排需做好防雨準(zhǔn)備。

圖2 西安1990—2019年8—10月逐旬降水變化

表1 西安1990—2019年8—10月各旬各級日最高氣溫平均日數(shù)及降水總?cè)諗?shù) 單位：d

3.2 9月逐日降水變化

西安9月逐日平均降水量在0.7～7.0 mm，降水概率在23%～53%，平均38%。9月15—27日全運會期間，西安多年平均降水量為39.9 mm，降水日數(shù)為5.1 d，這一時期平均2～3 d出現(xiàn)1次降水，降水量為7.8 mm，接近中雨級別。降水對室外賽事的正常進行及運動員發(fā)揮水平、創(chuàng)造成績可能會帶來一定影響。1951—2019年西安9月逐日最大日降水量隨時間呈減小趨勢(圖3)，在15.2～92.5 mm，最大值出現(xiàn)在1986年9月8日。9月15—27日全運會期間，最大日降水量在31.2～66.3 mm，最大值出現(xiàn)在2003年9月19日。20日以后最大日降水量波動較小。

圖3 西安1951—2019年9月逐日最大降水量的變化

3.3 全運會期間降水日變化

利用2005—2019年逐小時降水量資料，統(tǒng)計得到全運會期間降水日變化曲線(圖4)。從降水量來看，降水量的日變化比較明顯，07—15時降水量較大，10時最大，平均為0.51 mm。21—04時降水量相對較小，02時最小，不足0.2 mm。逐小時降水發(fā)生頻率的日變化不明顯，上午和傍晚相對稍大，接近40%，最大在19時，為39.7%；凌晨和午后相對較小，最小在21時，為25.6%；其余時次發(fā)生頻率均在32%～35%之間，各時次差別不大?？梢?，下午降水發(fā)生頻率和降水量相對于上午較小，戶外項目可安排在下午時段。

圖4 西安2005—2019年9月15—27日降水日變化

3.4 全運會期間降水持續(xù)性

若連續(xù)2個時次無降水，則認(rèn)為一次降水過程結(jié)束。統(tǒng)計了2005—2019年全運會期間降水過程共有99次，平均持續(xù)時間為6.6 h，最長持續(xù)時間為53 h。持續(xù)1～3 h的過程50次，4～6 h的過程19次，7～12 h的過程15次，13～24 h的過程10次，超過24 h的過程5次。可見持續(xù)1～3 h降水出現(xiàn)概率最高，持續(xù)時間超過12 h的降水出現(xiàn)概率雖然不高，但持續(xù)時間長，影響大。

4 風(fēng)向風(fēng)速變化特征

4.1 8—10月各風(fēng)向頻率及平均風(fēng)速

西安8—10月各旬平均風(fēng)速(圖略)變化不大，在1.2～1.8 m/s之間。圖5為8—10月各風(fēng)向頻率及各風(fēng)向的平均風(fēng)速。可以看出，8—10月各風(fēng)向的平均風(fēng)速變化不大，在1.3～3.5 m/s之間。8—10月以偏東北風(fēng)為主，其次為偏西南風(fēng)，東北風(fēng)出現(xiàn)的頻率均為最大，分別為25%、22%、17%。8月次主導(dǎo)風(fēng)為東東北風(fēng)，頻率為17%；9月次主導(dǎo)風(fēng)為北東北風(fēng)，頻率為15%；10月次主導(dǎo)風(fēng)為西南風(fēng)，頻率為13%。

圖5 西安1990—2019年8—10月各風(fēng)向頻率(%；cf為靜風(fēng)頻率，8、9、10代表月份)

4.2 9月風(fēng)向風(fēng)速逐日變化

西安9月各日主導(dǎo)風(fēng)多為北東北風(fēng)， 個別日為西南風(fēng)。日平均風(fēng)速變化不大，在2.1～2.7 m/s，較大的幾日出現(xiàn)在10日前。15—27日，日平均風(fēng)速大多為2.2～2.5 m/s，各日相差不大；各日最大風(fēng)速的差異較大，在5.1～9.0 m/s，較大的幾日出現(xiàn)在15日以后。15—27日，最大風(fēng)速大多為6.0～8.0 m/s。最大風(fēng)速的風(fēng)向各日差異較大，以東北風(fēng)和西南風(fēng)居多(表2)。

表2 2005—2019年9月15—27日日平均風(fēng)速、最大風(fēng)速和主導(dǎo)風(fēng)向

4.3 9月各旬風(fēng)速日變化

圖6為西安9月各旬逐時平均風(fēng)速的日變化?？梢钥闯?，各旬逐時平均風(fēng)速的日變化大致相同，相對而言9月上旬的逐時平均風(fēng)速較中、下旬略大，白天更為明顯。逐時平均風(fēng)速在1.9～3.0 m/s，08時前后和19時前后風(fēng)速起伏較大，其余大部時段變化平穩(wěn)。平均而言，09—18時風(fēng)速較大，多年平均在2.6 m/s以上；23—07時風(fēng)速較小，平均在2.2 m/s以下；其余各時段平均風(fēng)速在2.1～2.4 m/s?？梢?月西安風(fēng)速日變化較為明顯，在全運會賽程安排上，應(yīng)加以考慮。

圖6 西安1990—2019年9月各旬平均風(fēng)速日變化

5 相對濕度變化特征

從西安8—10月逐旬平均相對濕度及標(biāo)準(zhǔn)差的變化(圖略)可見，8月上旬平均相對濕度快速增加；8月下旬至10月上旬相對濕度變化不大，維持在75%左右，但9月上旬和10月上旬相對濕度的年際波動較大。西安9月日平均相對濕度在68%～82%之間(圖7)，前半月相對較小，后半月相對較大。15—27日這一時段相對濕度大多在71%～82%。從日平均相對濕度的年際變化(標(biāo)準(zhǔn)差)看，9月上旬后期至中旬中期波動較大，中旬后期至下旬中期波動較小。

圖7 西安1990—2019年9月逐日平均相對濕度變化

6 人體舒適度變化特征

人體對環(huán)境冷熱感覺的舒服程度，受多種氣象要素綜合影響。氣溫、相對濕度和風(fēng)速對人體的冷暖感覺影響較大，因此采用了3個要素構(gòu)建的人體舒適度指數(shù)[7]來反映人體的舒適程度。

(1)

式中，K為舒適度指數(shù)，Ta為環(huán)境氣溫(℃)，H為相對濕度(%)，u為風(fēng)速(m/s)。人體舒適度指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 人體舒適度指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

西安8月各旬人體舒適度指數(shù)為69～73(圖略)，感覺偏熱或舒適；9月為62～66，感覺舒適；10月為51～58，感覺涼爽。統(tǒng)計西安9月舒適度各等級日數(shù)、頻率和極值(表4)可知，舒適(5級)日數(shù)最多，平均為23.5 d，出現(xiàn)頻率為 78.4%。1951—2019年，舒適日數(shù)最多的年份(1956年)多達30 d，最少的年份(1997年)也有12 d。其次是涼爽(4級)日數(shù)，平均為5.2 d，出現(xiàn)頻率為17.5%。涼爽日數(shù)最多的年份(1997年)為16 d。9月偏熱(6級)和偏涼(3級)的頻率不大，分別為2.3%和1.3%。感覺熱(7級)的日數(shù)極少，69 a僅出現(xiàn)7 d。另外，寒冷、冷、炎熱、酷熱均未出現(xiàn)。

表4 西安1990—2019年9月舒適度各等級日數(shù)、頻率和極值

7 高影響天氣事件變化特征

高影響天氣事件是指可能影響體育賽事重大活動或室外比賽項目正常舉行的高溫、暴雨、大風(fēng)、雷暴、霧、霾等惡劣天氣[8]。統(tǒng)計1951—2019年9月15—27日每10 a高影響天氣事件出現(xiàn)日數(shù)(表5)可見，西安69 a中沒有出現(xiàn)冰雹，浮塵、揚沙和大風(fēng)的日數(shù)均未超過9 d，其中大風(fēng)僅在20世紀(jì)50和60年代共出現(xiàn)7 d，之后近50 a再未出現(xiàn)。揚沙和浮塵在20世紀(jì)70年代前分別出現(xiàn)過9 d和7 d， 之后也再未出現(xiàn)過。雷暴在20世紀(jì)平均每10 a出現(xiàn)4.0 d，而近20 a未曾出現(xiàn)。69 a來中雨、大雨和暴雨分別出現(xiàn)了65、20、3 d，總計88 d，平均每年出現(xiàn)強降水1.3 d。比較而言，霧和霾出現(xiàn)的概率相對較高，平均每10 a分別出現(xiàn)12.1 d和25.1 d，霧霾天的年代際變化較明顯，存在減少趨勢，這與文獻[9]的結(jié)果一致?？傮w而言，西安9月15—27日揚沙、浮塵、大風(fēng)、暴雨極少發(fā)生，大雨、雷暴出現(xiàn)概率較小，霧霾和中等以上降雨天氣出現(xiàn)的可能性較大。

表5 西安1951—2019年9月15—27日每10 a高影響天氣出現(xiàn)日數(shù) 單位：d

連續(xù)性降水對室外比賽項目影響較大。統(tǒng)計連續(xù)3 d及以上持續(xù)性降水過程次數(shù)(表5)發(fā)現(xiàn)，1951—2019年9月15—27日出現(xiàn)連續(xù)3 d及以上的連陰雨共40次，出現(xiàn)概率58%，僅20世紀(jì)70年代和90年代較少，其他年代較多，1961—1970和2001—2010幾乎每年都出現(xiàn)連陰雨天氣。

8 結(jié)論

西安8—10月的氣象條件總體對全運會的舉辦較為有利，不利影響的天氣較少發(fā)生，通過提前做好高影響天氣應(yīng)急預(yù)案，保障比賽的順利進行。具體結(jié)論如下。

(1)8—10月，西安各旬氣溫的變化幅度不大，均呈緩慢的下降趨勢。9月日平均最高氣溫為23.2～29.5 ℃，最低氣溫為14.5～20.3 ℃。全運會期間日平均氣溫在18.4～21.0 ℃之間，適宜運動員水平的發(fā)揮，對賽事有重大影響的高溫天氣極少出現(xiàn)。

(2)8—10月，各旬降水量和降水日數(shù)整體呈先增加后減少的波動變化，旬降水量和降水日數(shù)的最大值均出現(xiàn)在9月上旬；9月中下旬日最大雨量在20.8～66.3 mm之間，隨時間呈波動減小趨勢；9月15—27日期間，平均2～3 d出現(xiàn)1次降水，降水量接近中雨級別；9月降水日變化比較明顯，07—16時雨量較大，夜間相對較小。小時降水發(fā)生頻率的日變化不明顯，上午和傍晚相對稍大，下午降水發(fā)生頻率和降水量相對于上午較小，全運會戶外項目可盡量安排在下午時段。

(3)8—10月各月、旬、日平均風(fēng)速變化不大，在1.2～3.5 m/s之間，以偏東北風(fēng)為主，其次為偏西南風(fēng)；15—27日這一時段，日平均風(fēng)速大多在2.2～2.5 m/s之間，各日相差不大。但日最大風(fēng)速的變化較大，在5.1～9.0 m/s之間，最大風(fēng)速的風(fēng)向差異也較大，主要以東北風(fēng)和西南風(fēng)居多。9月各旬逐時平均風(fēng)速日變化較明顯，08時前后和19時前后風(fēng)速起伏較大，其余大部時段變化平穩(wěn)。平均而言，白天風(fēng)速較大，夜間相對較小，可考慮將羽毛球、標(biāo)槍等受風(fēng)影響較大的比賽項目安排在風(fēng)速相對較小的上午或晚上。

(4)8至10月各旬人體舒適度指數(shù)在51～73之間，感覺偏熱或舒適。9月人體感覺舒適的日數(shù)最多，平均為23.5 d，出現(xiàn)頻率為 78.4%，對于運動員和觀眾均有利。

(5)9月15—27日，揚沙、浮塵、大風(fēng)、暴雨極少發(fā)生，大雨、雷暴出現(xiàn)概率較小，霧霾和中等以上降雨天氣出現(xiàn)的可能性較大。

致謝：陜西省氣象信息中心提供數(shù)據(jù)支持，在此表示感謝。