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

關鍵詞：區(qū)域自動站；大風特征；大風日數(shù)

中圖分類號：P457.5 文獻標志碼：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，地貌復雜。大風是石家莊市主要災害性天氣之一，一年四季均有發(fā)生。受大陸vMXNf2X4czyA0+X+Sw12e4QPNvQsl2BD1fslizXdVUk=性季風氣候影響，石家莊大風主要分為4種類型：一是雷雨大風，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，多出現(xiàn)在秋末至冬春季；三是偏南大風，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，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，一直是氣象部門日常觀測的重要資料之一，也是為數(shù)值天氣預報提供更精確初始場的重要資料來源[1-2]。當前，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)域自動氣象站風的觀測資料，探討區(qū)域自動氣象站風數(shù)據(jù)適用性、大風天氣特征及發(fā)生發(fā)展規(guī)律，得出大風時空分布特征，確定大風易發(fā)點，為做好氣象預報精細化服務工作、加強大風預報和預警監(jiān)測、增強防災減災能力作出貢獻。

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10 min平均風向風速及極大風向風速資料進行分析，當10 min平均風速≥10.8 m/s或極大風速≥13.9 m/s時，定義為大風日[3]。

此外，對相關時間段進行統(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，對大風數(shù)據(jù)進行質控，根據(jù)10 min平均風速值及極大風風速值判斷數(shù)據(jù)是否合理。

其次，根據(jù)大風發(fā)生前該站點風速的變化趨勢，或周圍站點風速情況，判別大風發(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生的大風數(shù)據(jù)，確定最終真實、可靠的大風數(shù)據(jù)，選出大風天氣過程[6]。

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

2 結果與分析

2.1 風玫瑰圖對比分析

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大風數(shù)據(jù)（圖1），石家莊站與鹿泉韓莊站的主導風的風向均為東南，且風頻差均＜3次；晉州站與晉州前屯站主導風的風向均為南，且大多方向風頻差均＜3次，只有東南方向風頻差為4次；贊皇站與贊皇嶺根底站主導風風向均為東南，且風頻差均＜3次；井陘站與井陘竇王嶺站主導風的風向均為東南，但東、西兩方位風頻差＞10次。新樂站與新樂莊稼的主導風向均為南且風頻差均＜3。

通過對國家站與區(qū)域站風玫瑰圖對比，其主導風向基本一致；個別方向風頻有所差別，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）下午主導風風向為南風，而中西部主導風風向為東南。

2.2 大風日數(shù)及其空間分布

從各國家站大風日日數(shù)得出，年均大風日日數(shù)＞20次的有6個站，贊皇縣每年出現(xiàn)大風次數(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)大風次數(shù)少，年均＜10次，其中藁城市出現(xiàn)大風次數(shù)最少，為4.8次。

從各區(qū)域站大風日數(shù)可見，年均大風日日數(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多發(fā)區(qū)。

2.3 大風的月、季變化

石家莊地區(qū)全年四季均有大風出現(xiàn)，春季大風日日數(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）。而2—3月，6月、8—10月大風日日數(shù)最少，月大風次數(shù)＜2次。

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

2.4 大風的日變化

如表1所示，上午出現(xiàn)大風次數(shù)占全天的18.2%

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

2.5 大風的持續(xù)時間

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

此次過程石家莊地區(qū)西部縣（市）觀測站極大風速一直持續(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)大風歷時3～4 h。

以石家莊地區(qū)2020年8月1日雷雨大風天氣過程為例，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，平山秋卜洞站極大風速24.6 m/s。21：00，全區(qū)出現(xiàn)大風，晉州前屯站極大風速20.8 m/s；此次雷雨大風過程從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)，大約歷時2 h（表3）。

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

在雷雨大風過程中，從西北縣（市）開始發(fā)展到全區(qū)，經過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，結合雷達可提早指導縣（市）局提前發(fā)布預警信號。

2.6 大風的極值

＞10級以上的大風大多分布石家莊地區(qū)的西部、南部，而鹿泉以東縣（市）觀測站極大風速均＜8級；＞8級以上大風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的大風天氣，這與其地理位置、海拔有很大關系。

2.7 大風天氣過程分類

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

2.8 大風易發(fā)點

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

3 結論

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

石家莊地區(qū)大風出現(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）等站點為大風易發(fā)區(qū)，同時具有很強的局地性特征。

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

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

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