摘 要：選用石家莊市2017—2021年國家站及區(qū)域自動站正點(diǎn)10 min平均風(fēng)向風(fēng)速及極大風(fēng)向風(fēng)速資料，按照常規(guī)統(tǒng)計方法，通過風(fēng)玫瑰圖、大風(fēng)日數(shù)及空間分布、月季變化、日變化、大風(fēng)持續(xù)時間、大風(fēng)極值、天氣過程分類對國家站、區(qū)域站大風(fēng)特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）區(qū)域站數(shù)據(jù)可以作為國家站數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充。（2）石家莊大風(fēng)出現(xiàn)的總體規(guī)律是西部地區(qū)多于其他地區(qū)，山區(qū)多于平原，同時具有很強(qiáng)局地性特征。（3）各地大風(fēng)日季節(jié)變化特征為春季多，初秋少。大風(fēng)日變化顯著，白天出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯多于夜間，下午出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯多于上午。（4）在偏北大風(fēng)天氣過程中，中西部縣（市）區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間＞5 h；中東部縣市區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間均＜5 h。從西部開始到全區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)經(jīng)過3～4 h，夏季雷雨大風(fēng)從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)經(jīng)過1～2 h。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動站；大風(fēng)特征；大風(fēng)日數(shù)

中圖分類號：P457.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）07–0-03

石家莊市西處太行山中段東麓，東為滹沱河沖積平原，跨太行山地和華北平原兩大地貌單元；地勢西北高東南低，海拔差距大，地貌復(fù)雜。大風(fēng)是石家莊市主要災(zāi)害性天氣之一，一年四季均有發(fā)生。受大陸vMXNf2X4czyA0+X+Sw12e4QPNvQsl2BD1fslizXdVUk=性季風(fēng)氣候影響，石家莊大風(fēng)主要分為4種類型：一是雷雨大風(fēng)，主要出現(xiàn)在4月下旬至10月，以6、7月為主；二是寒潮大風(fēng)，多出現(xiàn)在秋末至冬春季；三是偏南大風(fēng)，主要發(fā)生在春季及夏季初期，且多出現(xiàn)于午后；四是偏東大風(fēng)，主要發(fā)生在春、秋季。

隨著現(xiàn)代氣象科技的發(fā)展，地面氣象觀測網(wǎng)的范圍越來越大。石家莊地區(qū)共有17個國家級自動氣象站，297個區(qū)域自動站。其中，四要素氣象站97套，六要素氣象站25套，海拔＞1 000 m的自動站5個，海拔＞500 m的自動站14個，海拔＞200 m的自動站29個。

地面自動氣象站資料具有空間分辨率高、時間間隔短的特點(diǎn)，一直是氣象部門日常觀測的重要資料之一，也是為數(shù)值天氣預(yù)報提供更精確初始場的重要資料來源[1-2]。當(dāng)前，部分區(qū)域站數(shù)據(jù)多用于氣溫和降水量的研究，而用于大風(fēng)上的研究利用率較低，適用性不明確?；诖?，通過分析石家莊地區(qū)17個國家自動氣象站及122個區(qū)域自動氣象站風(fēng)的觀測資料，探討區(qū)域自動氣象站風(fēng)數(shù)據(jù)適用性、大風(fēng)天氣特征及發(fā)生發(fā)展規(guī)律，得出大風(fēng)時空分布特征，確定大風(fēng)易發(fā)點(diǎn)，為做好氣象預(yù)報精細(xì)化服務(wù)工作、加強(qiáng)大風(fēng)預(yù)報和預(yù)警監(jiān)測、增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力作出貢獻(xiàn)。

1 資料與方法

1.1 資料

選用石家莊市2017—2021年國家自動氣象站（以下簡稱國家站）及區(qū)域自動站正點(diǎn)10 min平均風(fēng)向風(fēng)速及極大風(fēng)向風(fēng)速資料進(jìn)行分析，當(dāng)10 min平均風(fēng)速≥10.8 m/s或極大風(fēng)速≥13.9 m/s時，定義為大風(fēng)日[3]。

此外，對相關(guān)時間段進(jìn)行統(tǒng)一：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12—翌年2月；上午為08：00～14：00，下午為14：00～20：00，前半夜為20：00～翌日02：00，后半夜為02：00～08：00[4-5]。

1.2 方法

首先，對大風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控，根據(jù)10 min平均風(fēng)速值及極大風(fēng)風(fēng)速值判斷數(shù)據(jù)是否合理。

其次，根據(jù)大風(fēng)發(fā)生前該站點(diǎn)風(fēng)速的變化趨勢，或周圍站點(diǎn)風(fēng)速情況，判別大風(fēng)發(fā)生時刻是否為突變值。

再次，通過以上2方面排除異常值，篩選因儀器故障而產(chǎn)生的大風(fēng)數(shù)據(jù)，確定最終真實(shí)、可靠的大風(fēng)數(shù)據(jù)，選出大風(fēng)天氣過程[6]。

最后，按照常規(guī)統(tǒng)計方法，通過風(fēng)玫瑰圖、大風(fēng)日數(shù)及空間分布、月季變化、日變化、大風(fēng)持續(xù)時間、大風(fēng)極值、天氣過程分類研究石家莊市近5年國家站、區(qū)域站大風(fēng)特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)玫瑰圖對比分析

根據(jù)各國家級地面氣象觀測站和部分區(qū)域自動站14：00大風(fēng)數(shù)據(jù)（圖1），石家莊站與鹿泉韓莊站的主導(dǎo)風(fēng)的風(fēng)向均為東南，且風(fēng)頻差均＜3次；晉州站與晉州前屯站主導(dǎo)風(fēng)的風(fēng)向均為南，且大多方向風(fēng)頻差均＜3次，只有東南方向風(fēng)頻差為4次；贊皇站與贊皇嶺根底站主導(dǎo)風(fēng)風(fēng)向均為東南，且風(fēng)頻差均＜3次；井陘站與井陘竇王嶺站主導(dǎo)風(fēng)的風(fēng)向均為東南，但東、西兩方位風(fēng)頻差＞10次。新樂站與新樂莊稼的主導(dǎo)風(fēng)向均為南且風(fēng)頻差均＜3。

通過對國家站與區(qū)域站風(fēng)玫瑰圖對比，其主導(dǎo)風(fēng)向基本一致；個別方向風(fēng)頻有所差別，差距小的為2～3次，差距大的為10次左右；石家莊市東部縣（市）下午主導(dǎo)風(fēng)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，而中西部主導(dǎo)風(fēng)風(fēng)向?yàn)闁|南。

2.2 大風(fēng)日數(shù)及其空間分布

從各國家站大風(fēng)日日數(shù)得出，年均大風(fēng)日日數(shù)＞20次的有6個站，贊皇縣每年出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)最多，為45.4次；東部縣（市）及城中（藁城市、欒城區(qū)、正定縣）出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)少，年均＜10次，其中藁城市出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)最少，為4.8次。

從各區(qū)域站大風(fēng)日數(shù)可見，年均大風(fēng)日日數(shù)＞20次的分布在贊皇縣、井陘縣、行唐縣、鹿泉區(qū)、高邑縣和元氏縣西部，贊皇嶺根底每年出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)最多，為45.2次。贊皇南部、贊皇與井陘交界處、井陘與鹿泉交界處、元氏西部、平山西部、行唐與靈壽交界處為大風(fēng)多發(fā)區(qū)。

2.3 大風(fēng)的月、季變化

石家莊地區(qū)全年四季均有大風(fēng)出現(xiàn)，春季大風(fēng)日日數(shù)最多，占全年日數(shù)的34.8%～42.5%，峰值在5月，其次是11月，再次是7月（多為雷雨大風(fēng)）。而2—3月，6月、8—10月大風(fēng)日日數(shù)最少，月大風(fēng)次數(shù)＜2次。

2月開始，春季冷暖氣團(tuán)交替活動頻繁，冷鋒活動和氣旋生成最多，且由于大陸回暖快使得進(jìn)入黃海、日本海的大陸高壓變性加強(qiáng)，當(dāng)石家莊地區(qū)存在低壓或是地形槽發(fā)展加深時，常產(chǎn)生大風(fēng)天氣，且大風(fēng)日日數(shù)呈上升趨勢；5月處于春夏交替時節(jié)，極易出現(xiàn)對流天氣，雙重影響下導(dǎo)致5月出現(xiàn)大風(fēng)日日數(shù)最多。6—8月，石家莊地區(qū)盛行偏南風(fēng)，地面氣壓梯度小，風(fēng)速不大，受氣旋、臺風(fēng)及雷暴等強(qiáng)風(fēng)天氣系統(tǒng)影響產(chǎn)生大風(fēng)天氣；10月以后，冷空氣勢力加強(qiáng)，冷鋒過境和寒潮暴發(fā)造成大風(fēng)天氣，且大風(fēng)日日數(shù)開始增加，11月處于冷暖交替、季節(jié)轉(zhuǎn)換時期，易出現(xiàn)大風(fēng)。

2.4 大風(fēng)的日變化

如表1所示，上午出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)占全天的18.2%

～30.8%，下午出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)占全天的48.5%～59.1%，前半夜出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)占全天的13.6%～20.8%，后半夜出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)占全天的4.5%～12.9%。綜上所述，大風(fēng)日變化顯著，白天出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯高于夜間，下午出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯高于上午。

2.5 大風(fēng)的持續(xù)時間

以石家莊地區(qū)2018年1月7—8日偏北大風(fēng)天氣過程為例，世界時12：00起，贊皇嶂石巖觀測站觀測到大風(fēng)，16：00左右，西部縣（市）觀測站觀測到大風(fēng)，18：00～19：00，全區(qū)站點(diǎn)均觀測到大風(fēng)天氣（表2）。

此次過程石家莊地區(qū)西部縣（市）觀測站極大風(fēng)速一直持續(xù)在7級以上，持續(xù)時間超過5 h；而中東部縣市區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間均不足5 h；此次過程從西部開始到全區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)歷時3～4 h。

以石家莊地區(qū)2020年8月1日雷雨大風(fēng)天氣過程為例，北京時間19：00，井陘、平山、靈壽、行唐4個縣（市）區(qū)域站開始監(jiān)測到大風(fēng)，平山秋卜洞站極大風(fēng)速24.6 m/s。21：00，全區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)，晉州前屯站極大風(fēng)速20.8 m/s；此次雷雨大風(fēng)過程從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)，大約歷時2 h（表3）。

綜上，在偏北大風(fēng)天氣過程中，中西部縣（市）區(qū)域站出現(xiàn)大風(fēng)持續(xù)時間＞5 h；而中東部縣市區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間均＜5 h。偏北大風(fēng)過程從西部開始發(fā)展到全區(qū)經(jīng)過3～4 h。

在雷雨大風(fēng)過程中，從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)，經(jīng)過2 h。在春夏交替或夏季午后對流天氣發(fā)生時，若監(jiān)測到上游縣（市）出現(xiàn)大風(fēng)，結(jié)合雷達(dá)可提早指導(dǎo)縣（市）局提前發(fā)布預(yù)警信號。

2.6 大風(fēng)的極值

＞10級以上的大風(fēng)大多分布石家莊地區(qū)的西部、南部，而鹿泉以東縣（市）觀測站極大風(fēng)速均＜8級；＞8級以上大風(fēng)天氣大多為對流影響；贊皇嶺根底、井陘竇王嶺、平山合河口均出現(xiàn)過＞30 m/s的大風(fēng)天氣，這與其地理位置、海拔有很大關(guān)系。

2.7 大風(fēng)天氣過程分類

石家莊地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣多為偏北風(fēng)和對流雷雨大風(fēng)，偏北風(fēng)出現(xiàn)頻率為33.3%～63.6%，雷雨大風(fēng)出現(xiàn)頻率為27.2%～55.6%，而偏南大風(fēng)出現(xiàn)頻率僅為9.1%～14.2%，偏南風(fēng)很少會造成大風(fēng)天氣。同時，石家莊地區(qū)易受強(qiáng)對流天氣影響，所造成的雷雨大風(fēng)具有局地性強(qiáng)、持續(xù)時間短、極值大等特點(diǎn)，因此，在夏季要加強(qiáng)對強(qiáng)對流天氣雷雨大風(fēng)的監(jiān)測[7-8]。

2.8 大風(fēng)易發(fā)點(diǎn)

通過對石家莊地區(qū)2017—2021年國家站及區(qū)域站大風(fēng)日數(shù)及空間分布、月季變化、日變化、大風(fēng)持續(xù)時間、大風(fēng)極值、天氣過程分類分析，確定8個大風(fēng)易發(fā)點(diǎn)（圖2）。

3 結(jié)論

（1）2017—2021年間國家站出現(xiàn)139次大風(fēng)天氣過程，區(qū)域站出現(xiàn)273次；大部分測站的年平均大風(fēng)次數(shù)在3～5 d，其中贊皇、井陘、行唐、鹿泉、高邑、元氏年平均大風(fēng)日數(shù)＞20 d，贊皇年平均大風(fēng)日數(shù)最多為45.4 d，且大風(fēng)過程持續(xù)時間較長，與之對應(yīng)的風(fēng)速較大。

石家莊地區(qū)大風(fēng)出現(xiàn)的總體規(guī)律是西部地區(qū)多于其他地區(qū)，山區(qū)多于平原，且贊皇竇家寨（41 d）、嶺根底（45.2 d）、嶂石巖（39.6 d），井陘竇王嶺（27.4 d）、上水庫（21.8 d），鹿泉韓莊（21.6 d），靈壽五岳寨（15.6 d），行唐張家莊（24 d）等站點(diǎn)為大風(fēng)易發(fā)區(qū)，同時具有很強(qiáng)的局地性特征。

（3）各地大風(fēng)日季節(jié)變化為春季多，初秋少，春季大風(fēng)日數(shù)占全年的34.8%～42.5%，且5月大風(fēng)日最多，9月大風(fēng)日最少。大風(fēng)日變化顯著，白天出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯多于夜間，下午出現(xiàn)大風(fēng)次數(shù)明顯多于上午。

（4）在偏北大風(fēng)天氣過程中，中西部縣（市）區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間＞5 h；中東部縣（市）區(qū)域站大風(fēng)持續(xù)時間均＜5 h。從西部開始到全區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)大約經(jīng)過3～4 h，夏季雷雨大風(fēng)從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)大約經(jīng)過1～2 h。

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