保爾汗江·買買提

（新疆維吾爾自治區(qū)氣象局，新疆烏魯木齊 830002）

1 區(qū)域概況

大風(fēng)、沙塵天氣，特別是大風(fēng)和沙塵暴是和若鐵路沿線的災(zāi)害性天氣之一，其中沙塵暴、揚(yáng)沙具有風(fēng)力大、強(qiáng)度高、水平能見度低等特點(diǎn)，能摧毀建筑物、樹木，造成人員傷亡，刮走農(nóng)田表層沃土，使農(nóng)作物根系外露，以風(fēng)沙流的形式淹沒農(nóng)田、渠道、道路等，易造成人民生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。大風(fēng)、沙塵天氣分析無(wú)論對(duì)大風(fēng)、沙塵天氣的預(yù)報(bào)還是對(duì)于大風(fēng)、沙塵天氣空間分布特征及其成因的研究都有重要意義[1]。

新疆多山環(huán)繞，當(dāng)冷空氣入侵經(jīng)過(guò)山口、河谷及近山口的戈壁時(shí)，由于“狹管效應(yīng)”和翻山后下滑產(chǎn)生加速作用等，產(chǎn)生大風(fēng)[2]。新疆地表沙源豐富，大風(fēng)常造成風(fēng)沙危害[3]。大風(fēng)可刮起地面沙塵使空氣質(zhì)量惡化，強(qiáng)大的風(fēng)力裹挾著大量的沙塵形成沙塵天氣，導(dǎo)致能見度降低，視線變差，目視距離短，對(duì)于鐵路安全造成影響。沙塵暴、揚(yáng)沙發(fā)生時(shí)，會(huì)使能見度下降，加大交通運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)。該鐵路沿線降水少，沙塵天氣頻繁，對(duì)沙漠邊緣鐵路的建設(shè)和養(yǎng)護(hù)造成嚴(yán)重的危害。分析和若鐵路沿線的大風(fēng)、沙塵天氣分布特征及變化趨勢(shì)，具有重要的科學(xué)意義。

基于新疆地區(qū)和田、洛浦、策勒、于田、民豐、且末、若羌7個(gè)國(guó)家基本氣象站近60年（其中洛浦55年）的大風(fēng)、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵日數(shù)資料，采用天氣學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合方法，分析了和若鐵路沿線的大風(fēng)、沙塵天氣分布特征及變化規(guī)律，進(jìn)一步揭示形成原因，提出了具體的應(yīng)對(duì)措施，為沿線鐵路養(yǎng)護(hù)、建設(shè)生態(tài)文明與防沙治沙工作以及防災(zāi)減災(zāi)等方面提供科學(xué)參考，具有理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

2 和若鐵路概況

作為新疆地區(qū)“四縱四橫”鐵路主骨架的重要組成部分、南疆鐵路環(huán)線“最后一公里”之稱的和若鐵路，起于沙漠南側(cè)邊緣的和田市，終點(diǎn)為沙漠東南邊緣若羌縣，沿途經(jīng)過(guò)和田、洛浦、策勒、于田、民豐、且末、若羌等7縣市。鐵路建成之后，與格庫(kù)鐵路、南疆鐵路接軌，將塔里木盆地環(huán)抱其中，成為世界上第一條環(huán)繞沙漠周邊的鐵路環(huán)線。

和若鐵路沿線的地質(zhì)、地貌、氣候條件十分復(fù)雜，形成了嚴(yán)酷的荒漠環(huán)境，有戈壁沙漠，多為流動(dòng)性和半固定性沙丘，且處于風(fēng)口上，植被缺乏，氣候極端干旱，降水少、蒸發(fā)大、水資源匱乏，難以成云致雨，生態(tài)環(huán)境惡劣，冬季寒冷，夏季酷熱少雨，受風(fēng)沙影響嚴(yán)重，刮風(fēng)頻率高，風(fēng)力強(qiáng)，一旦起風(fēng)，便飛沙走石。為了保護(hù)鐵路，建設(shè)中修建了防風(fēng)沙為目的的橋梁“過(guò)沙橋”，讓風(fēng)沙從橋洞中通過(guò)，在外側(cè)設(shè)置立式沙障，同時(shí)在靠近鐵路側(cè)設(shè)置蘆葦方格固沙，是沙漠中的“智慧”鐵路。

3 大風(fēng)、沙塵天氣日數(shù)分析

3.1 年平均大風(fēng)日數(shù)

《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中規(guī)定，瞬時(shí)風(fēng)速≥17 m/s的風(fēng)，即為大風(fēng)，當(dāng)日稱為大風(fēng)日。氣象上把沙塵暴、揚(yáng)沙和浮塵統(tǒng)稱為沙塵天氣，它是因浮游在空中大量極微細(xì)的塵?；驘熈５扔绊懣諝猓率褂行侥芤姸刃∮?0 cm。強(qiáng)度最弱的叫浮塵天氣，稍強(qiáng)的是揚(yáng)沙，最強(qiáng)的是沙塵暴[4]。塔里木盆地中央是廣袤無(wú)垠的塔克拉瑪干沙漠，暖季中受地面強(qiáng)烈感熱的影響，熱低壓長(zhǎng)期存在，無(wú)論是來(lái)自東、西部的弱冷空氣還是東、西、中部的強(qiáng)冷空氣入侵塔里木盆地，形成輻合上升區(qū)，風(fēng)就能揚(yáng)起沙塵并引發(fā)局部地區(qū)的沙塵天氣。若羌段大風(fēng)日數(shù)最多，且末段次之；且末段揚(yáng)沙日數(shù)最多，民豐段次之；民豐段沙塵暴和浮塵日數(shù)最多，和田段次之（圖1）。

大風(fēng)日數(shù)能反映當(dāng)年的整體風(fēng)力狀況，年平均大風(fēng)日數(shù)分別為若羌23.4天、且末9.2天、和田4.3天、民豐3.3天、洛浦3.2天、策勒2.3天、于田1.4天（圖1）。年平均大風(fēng)日數(shù)于田向若羌和于田向和田呈現(xiàn)有規(guī)律地遞增，于田向若羌則呈現(xiàn)依次倍增。大風(fēng)日數(shù)最多的是若羌、且末段，由于特殊的地理環(huán)境，偏東風(fēng)為年際主導(dǎo)風(fēng)向，大風(fēng)日變化有一定規(guī)律，若羌風(fēng)速自上午9時(shí)以后開始加大到12時(shí)達(dá)到最大，然后逐漸減弱，午夜前最小；且末風(fēng)速大約在12時(shí)前后開始增大，18時(shí)前后達(dá)到最大，然后逐漸減弱，午夜前后最小[5]。大風(fēng)是在大尺度環(huán)流天氣系統(tǒng)或局地強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)條件下產(chǎn)生的一種災(zāi)害性天氣，可以分為系統(tǒng)性大風(fēng)和瞬時(shí)大風(fēng)兩類，前者屬于大尺度系統(tǒng)，后者屬于中尺度系統(tǒng)。大風(fēng)因其時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)速大、破壞力強(qiáng)而備受社會(huì)關(guān)注。

3.2 年平均沙塵天氣

3.2.1 年平均沙塵暴日數(shù)

沙塵天氣嚴(yán)重影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)并且危害人類健康。該鐵路沿線年平均沙塵天氣民豐254.8天、和田245.8天、且末207.2天、洛浦188.9天、策勒185.4天、于田168.7天、若羌129.4天，其中民豐段沙塵天氣日數(shù)最多、和田段次之，年平均沙塵天氣分別為254.8天、245.8天，若羌段沙塵天氣日數(shù)最少，年平均沙塵天氣為129.4天。

生態(tài)環(huán)境的惡化，導(dǎo)致沙塵暴發(fā)生的頻率增高。沙塵暴主要發(fā)生在沙漠及其鄰近的干旱與半干旱沙源區(qū)，它是特定天氣氣候、地形和下墊面條件綜合的產(chǎn)物，也是大氣運(yùn)動(dòng)和自然地理環(huán)境的綜合產(chǎn)物，是充足沙源、干燥天氣、大風(fēng)和不穩(wěn)定熱力條件共同作用的結(jié)果。大風(fēng)作為沙塵暴的必要條件之一，在大風(fēng)頻繁的時(shí)期，風(fēng)力條件好，沙塵暴發(fā)生的頻率大，相反則沙塵暴發(fā)生的頻率小。其風(fēng)力強(qiáng)大，將地面大量沙粒和塵土卷入空中，是特殊的地理環(huán)境和氣象條件所致的一種常見災(zāi)害性天氣，因其往往伴有強(qiáng)風(fēng)和低能見度，裹挾著大量的沙塵，遮擋了陽(yáng)光，影響范圍廣，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、人們生活及生態(tài)環(huán)境等造成嚴(yán)重的危害。

鐵路沿線北部為浩瀚的塔克拉瑪干沙漠，植被比較稀少，沙質(zhì)土壤較多，氣候比較干燥，很容易出現(xiàn)沙塵暴。沙塵暴的前兆有氣溫回升，天氣變暖，干旱少雨，其形成因素主要有三個(gè)：大風(fēng)、豐富的沙塵源和不穩(wěn)定天氣，大風(fēng)是沙塵暴形成的動(dòng)力條件，沙源是它的物質(zhì)基礎(chǔ)，不穩(wěn)定的空氣狀態(tài)是重要的局地?zé)崃l件。一是強(qiáng)冷空氣是形成沙塵暴的動(dòng)力因素，是沙塵暴形成的必備條件，它的強(qiáng)度決定著空氣中沙塵的數(shù)量、粒徑大小以及沙塵影響的高度和范圍。二是中尺度系統(tǒng)對(duì)沙塵暴的發(fā)生發(fā)展也起到至關(guān)重要的作用。三是小尺度的局地?zé)崃Γ▽?duì)流）不穩(wěn)定，同樣有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生和發(fā)展、風(fēng)力加大，從而加強(qiáng)對(duì)流性天氣過(guò)程，夾帶更多的是沙塵，并卷?yè)P(yáng)得更高，成為沙塵暴的重要觸發(fā)機(jī)制之一。

該鐵路段年平均沙塵暴日數(shù)為民豐31.4天、和田19.9天、策勒17.9天、且末16.0天、若羌12.4天、于田11.6天、洛浦10.9天，其中民豐段沙塵暴日數(shù)最多，和田段次之。頻發(fā)的沙塵暴使該鐵路段社會(huì)活動(dòng)以及人們的生活受到極其嚴(yán)重的影響，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，是一個(gè)缺林少綠的沙漠區(qū)。

3.2.2 年平均揚(yáng)沙日數(shù)

由于揚(yáng)沙是因大風(fēng)將地面塵沙吹起，人在室外行走時(shí)會(huì)有塵沙打在臉上疼痛和睜眼吃力的感覺。揚(yáng)沙并不是在所有有風(fēng)的地方都能發(fā)生，只有那些氣候干旱、植被稀疏的地區(qū)，才能發(fā)生揚(yáng)沙。民豐、且末、洛浦、和田、策勒、于田揚(yáng)沙日數(shù)較多，年平均揚(yáng)沙日數(shù)分別為民豐47.4天、且末45.7天、洛浦38.6天、和田37.3天、策勒36.9、于田28.4天、若羌23.4天。

3.2.3 年平均浮塵日數(shù)

和田浮塵日數(shù)最多，民豐次之，年平均浮塵日數(shù)和田188.6天、民豐176天、且末145.5天、洛浦139.4天、策勒130.6天、于田128.7天、若羌93.6天。沙漠邊緣下墊面以沙壤土為主，氣溫、地面溫度越高，下墊面越干燥疏松，為浮塵的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。地溫和氣溫差、氣溫日較差及氣壓日較差較大，說(shuō)明大氣邊界層的擾動(dòng)性加劇，為浮塵的形成提供動(dòng)力輔助條件。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到臨界起沙風(fēng)速滿足動(dòng)力條件時(shí)，就極易形成浮塵。

4 和若鐵路沿線大風(fēng)及沙塵天氣對(duì)鐵路安全的影響

大風(fēng)、沙塵天氣是和若鐵路沿線常見的一種天氣現(xiàn)象，其中大風(fēng)、沙塵暴、揚(yáng)沙對(duì)空氣質(zhì)量環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響，能見度低，易引發(fā)各種交通事故，會(huì)使火車在行駛過(guò)程中的阻力增加，同時(shí)由于風(fēng)向的變化也會(huì)使得火車在行駛過(guò)程中不能夠以穩(wěn)定的速度前行，易發(fā)生車廂脫軌側(cè)翻，還可能刮斷刮倒通信和電力設(shè)施，引起火災(zāi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1960年至今，新疆鐵路運(yùn)輸因風(fēng)沙造成的行車安全事故逾40起，“2.28”大風(fēng)吹翻火車的嚴(yán)重事故更是震驚全國(guó)。盡管這次車廂脫軌側(cè)翻事件很特殊，但它警示我們，建立健全鐵路安全氣象保障體系十分重要。

5 分析結(jié)果

該鐵路沿線，年平均大風(fēng)日數(shù)為23.4～1.4天，其中若羌段最多、且末次之、于田段最少。年平均沙塵暴日數(shù)為31.4～10.9天，其中民豐段最多、和田段次之、洛浦段最少。年平均揚(yáng)沙日數(shù)為47.4～23.4天，其中民豐段最多、且末段次之、若羌段最少。年平均浮塵日數(shù)為188.6～93.6天，其中和田段最多、民豐段次之、若羌段最少。年平均沙塵天氣日數(shù)為254.8～129.4天，其中民豐段最多、和田段次之、若羌段最少。

6 應(yīng)對(duì)措施

6.1 適時(shí)開展人工增雨增雪作業(yè)

大風(fēng)、沙塵天氣對(duì)鐵路安全運(yùn)行、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活都有很大的影響。大風(fēng)和大氣層結(jié)狀態(tài)不穩(wěn)定，是大氣運(yùn)動(dòng)的正常現(xiàn)象，作為沙源地的沙漠同樣是地球自然環(huán)境的重要組成部分，沙塵天氣也是一種自然現(xiàn)象，只要有足夠條件，沙塵天氣就會(huì)出現(xiàn)，但是大風(fēng)、沙塵天氣完全可以減少、減緩、減輕。該鐵路沿線沙塵天氣出現(xiàn)頻率較多，年平均沙塵天氣最多的是民豐段、和田段次之，最少的若羌段也每年有129.4天出現(xiàn)沙塵天氣。所以，該鐵路沿線地區(qū)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)天氣變化，注重強(qiáng)化人工影響天氣工作的開展，加大人力、技術(shù)等投入力度，逐步建立健全人工增雨作業(yè)點(diǎn)，加大空中云水資源開發(fā)，在有利天氣條件下適時(shí)開展人工增雨增雪作業(yè)，通過(guò)增加降水量，制約沙塵天氣的發(fā)生。

6.2 大力植樹造林，防風(fēng)固沙

植樹造林是風(fēng)沙危害治理中一項(xiàng)具有可持續(xù)效果的治理措施，屬于人類活動(dòng)因子，也是影響氣候的因素之一。植樹造林可以改善局部地區(qū)的小氣候，如人工造林，通過(guò)改變地面狀況，影響局部地區(qū)氣候，可使局部地區(qū)氣候有所改善，也可以有效改良沙漠化地區(qū)的土質(zhì)，使防風(fēng)固沙的作用得以強(qiáng)化。

如果不及時(shí)采取防沙治沙造林的相應(yīng)措施，會(huì)使沙漠的面積逐年增加，蠶食人類的生存空間。遏制沙源的擴(kuò)延，是治理沙塵暴發(fā)生的有效手段之一，如果沒有了沙源，再大的風(fēng)也不會(huì)形成沙塵暴。在沙源地及沙塵暴經(jīng)過(guò)的地區(qū)，通過(guò)適當(dāng)種植耐旱植物等措施，固定流沙，阻止流沙擴(kuò)展，減少沙源。對(duì)于防沙治沙而言，減少土地裸露面積是其中較為重要的一環(huán)。在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)程中，鐵路沿線地區(qū)做好造林綠化工作，促進(jìn)生態(tài)建設(shè)，覆蓋沙源，可從根本上減少沙塵天氣出現(xiàn)的概率，進(jìn)一步增強(qiáng)各族人民的“綠色幸福感”。

6.3 荒漠無(wú)人區(qū)建設(shè)自動(dòng)氣象站

該鐵路沿線自然條件惡劣、氣象觀測(cè)站分布少，存在大面積氣象資料空白區(qū)，使沙塵天氣監(jiān)測(cè)與研究有很大的局限性。若羌段大風(fēng)日數(shù)最多、且末段次之，民豐段沙塵暴日數(shù)最多、和田段次之，洛浦段揚(yáng)沙日數(shù)最多，所以在若羌、且末、民豐、和田段和洛浦段之間建設(shè)自動(dòng)氣象站，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，分析研判大風(fēng)、沙塵天氣形成的機(jī)理，做好直接導(dǎo)致沙塵天氣的大風(fēng)和干旱天氣氣候預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作，保證和若鐵路運(yùn)行安全。