刁平1，刁晓芸1，姚丽花2，宫恒瑞1
（乌鲁木齐市气象局，新疆乌鲁木齐830002；第七师气象局）
摘要：利用乌鲁木齐市气象局2005—2011年间春季区域自动站加密资料和探空资料，得到春季东南大风分布；通过斯科勒（Scorer）理论在城南东南大风机理中的应用，得出乌鲁木齐市春季东南大风短期天气预报应关注气压场形势，短时临近天气预报应关注高空层结稳定度的变化，揭示了区域内春季东南大风机理。研究当地春季东南大风机理可以为区域内大风预报水平的提高提供重要指标和方法。
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关键词 ：乌鲁木齐市；春季；东南大风；机理分析
1春季东南大风分布
乌鲁木齐市是自治区的政治、经济、文化中心，处在“丝绸之路”经济带重要位置上，而市域内的春季东南大风一直是当地常见的气象灾害性天气之一，春季一次强的大风可造成经济损失在100万元以上。随着当地经济的发展，因春季大风灾害导致的经济损失还在不断增加。如：2012年3月30日凌晨至31日红雁池、城区至八钢一带出现强东南大风，城区极大风速30.3m/s，红雁池极大风速达41.2m/s，八钢极大风速37.5m/s,大风刮落墙皮和广告牌砸伤行人，共造成2人死亡，2人受伤，多条道路拥堵；乌鲁木齐电网2条220kV线路、2条110kV线路跳闸，10kV线路跳闸15条次，10kV配网倒杆18基，断线6处，近万客户用电因此受到影响；乌鲁木齐地窝堡国际机场42架次航班备降、延误；造成直接经济损失100多万元。
乌鲁木齐市春季东南大风主要分布在乌拉泊、红雁池、城南（乌鲁木齐市气象站站址）至八钢等地，对10场春季东南大风的稳定度参数和斯科勒参数进行计算，稳定度参数和斯科勒参数均向上减小，结合地形说明东南大风是水跃型地形波造成的下坡大风，风廓线雷达资料显示中低层大动量下传，高空散度场分析表明有较明显的下沉。综上得出，乌鲁木齐市东南大风短期天气预报应关注气压场形势，短时临近天气预报应关注高空层结稳定度的变化，并计算斯科勒参数，判断是否有背风波产生，同时要参考区域自动站红雁池等站东南大风情况。
2地形及特征
乌鲁木齐市城市地形呈现南高北低、东高西低，高度在600～1000m之间，城北米东区601.2m，城南918.7m，红雁池1010.2m，乌拉泊1100.0m，城市东南方为浅山区，另外，雅玛里克山最高区位于城市西南，并向西延伸，使得整个城市处于山背坡的坡地地形上。据乌鲁木齐市气象台2005—2011年3～5月的气象统计资料，7年间乌鲁木齐市春季共出现10场东南大风，日极大风速平均分布为：强风区主要集中在乌拉泊、红雁池和八钢一带，强风区中心位于红雁池（31.8m/s）；大风区主要集中在头屯河以南、城南，柴窝堡以西，永丰、水西沟以北，风速在17.1m/s以上；相对小风区主要集中在米东区、北城区、南山中山带和达坂城等地，其风速在10.0m/s以下。
3东南大风机理
3.1斯科勒（Scorer）参数结构
对2005—2011年间乌鲁木齐市春季10场东南大风资料的研究表明，发现气流过山可引起地形波，当风速随高度增大时，则可在背风坡出现波动气流并形成背风波，结合背风坡的动力学原理，比较斯科勒（Scorer）的两层模式理论，通过对基本方程组求解，得到波动方程，并定义为重要scorer参数L2：
应用数值解计算2005—2011年间春季10场东南大风高空层结稳定度参数和斯科勒参数，结果表明，10场东南大风高空层结稳定度参数和斯科勒参数向上呈现递减，斯科勒参数递减更明显（见图1的a和b）。从而证明春季东南大风，是背风坡上产生了背风波，并形成下坡东南大风。如2012年3月30日红雁池、城区至八钢一带强东南大风。2012年3月29日20时乌鲁木齐城南上空强背风波发展时，探空分析稳定度参数和斯科勒参数的垂直分布在809hPa稳定度参数出现极大值，809hPa（海拔1969.8m）明显稳定，斯科勒参数最大值在700hPa（海拔3140.0m），两参数向上差值之大在2005—2011年间春季10场东南大风中是比较少见的，说明差值越大，背风波越强，下坡大风越强。
3.3春季东南大风机理
（1）在城南山脉的背风坡，由于山脉的屏障作用，通常风速较小，但在某些情况下，空气越山后可在背风侧造成局地强风，某些情况主要决定于新疆气压场的分布，根据2005—2011年春季大风持续时间长短，新疆气压场主要表现为以下特征：5h以下短时大风为锋前减压型；5～10h：大风为东高西低、南高北低型；10h以上长时大风为气压场东高西低、南高北低型。（2）在气压差形成的气象条件下，再配合坡地地形分布，在城南山脉背风侧坡地红雁池风速最大，进入城南略减，城北减弱。（3）结合斯科勒理论说明下坡大风是背风波造成的，证明了下坡大风只出现在山的背风面一侧。这一结果也说明了为什么当东南大风平均达21.1m/s时，而达坂城东南风平均只有8.4m/s，主要是由于红雁池、城南处于天山山脉的背风坡上，而达坂城则不是。（4）下坡大风与水跃型地形波有直接联系，在这种情况下，可将大气中下层具有大动量的空气带到地面，使地面出现强风，边界层风廓线雷达观测证明了这一点。2012年“330”东南大风：第1次动量下传过程从29日3时开始，高空700～1700m风速40～60m/s，动量下传，地面风速加大，到08时达最大28.1m/s（图2a）；第2次动量下传过程从29日9时开始，高空500～1500m风速28～60m/s，动量下传，地面风速再次加大，到12时达最大30.3m/s（图2b）。（5）东南大风前，高空散度垂直分布显示，500hPa、700hPa、850hPa乌鲁木齐偏东区域有较强的辐散，说明在城区偏东南具有较强的下降气流。
4小结
（1）乌鲁木齐市主要位于坡地地形上，东南大风具有明显的季节变化，主要集中在春季；春季平均分布表明，强风以红雁池为中心，主要在乌拉泊、红雁池、城南至八钢等地，局地性强，风速最大在红雁池。
（2）东南大风的形成与高空垂直稳定度、风速及地形条件相联系，稳定度是东南大风的必要条件，气压差则是东南大风的充分条件。（3）风廓线雷达显示，大气中下层具有大动量的空气下传至地面，使地面出现东南大风。
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参考文献
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[2]张利平.乌鲁木齐国际机场一次强东南大风天气分析[J].沙漠与绿洲气象，2007，1（2）：23-25.
[3]苏小岚.1998年4月乌鲁木齐东南大风天气过程分析[J].新疆气象，2001，24（3）：16-17.