文章编号 1005-8656（2019）04-0022-04
张宇
（内蒙古气候中心 ，内蒙古 呼和浩特 010051）
摘要 利用内蒙古58个国家级气象站1976—2017年逐日最大风速资料，分析了逐日最大风速在全年时段及四季时段内的平均值和极大值的时空变化特征。结果表明：全区年平均最大风速为6.8m·s-1，四季平均最大风速分别为8.0（春）、6.4（夏）、6.4m·s-1（秋）和6.2m·s-1（冬），以春季最大、冬季最小。最大风速在各时段的平均值在空间分布上均存在两个高值区，分别位于阿拉善盟东北部—巴彦淖尔市西北部、包头市北部—乌兰察布市北部—锡林郭勒盟西北部；两个低值区，分别位于鄂尔多斯市东部—呼和浩特市中南部、呼伦贝尔市东北部；以及两个在冬—春时段出现的季节性高值区，分别位于兴安盟南部—通辽市北部、锡林郭勒盟偏南部—赤峰市西部。最大风速的极大值的时空分布特征与平均值的基本相似，仅春、秋季在空间分布上出现局部高值区。全区大部分测站逐日最大风速在全年时段和四季时段中的平均值和极大值都有减小的趋势，其中以春季的减弱倾向最为明显，对全年趋势演变的贡献最大。全区大部分测站最大风速的平均值和极大值在20世纪90年代以后出现明显的突变现象。 关键词 最大风速平均值；最大风速极大值；时空分布特征；趋势分析；气候突变
中图分类号 P425 文献标识码 A doi:10.ki.nmqx.2019.04.005
引言
风是表征空气运动的物理量，它是由许多在时空上随机变化的小尺度脉动叠加在大尺度规则运动上的空气流动[1]。风对于自然生态环境和人类生产生活都有着极其重要的影响。例如，风是引起岩石风蚀、水土流失以及沙丘活化移动等现象的关键因子[2]，是塑造地形地貌的重要动力；风可促进近地面层的热量和气体交换，影响农田环境条件，也是传播植物花粉和病虫害的媒介之一[3]；大风若与低温冻害同时发生，常常会使冻害的损失进一步扩大[4]；风能作为一种清洁的可再生能源，在应用前景上受到人们的广泛关注。内蒙古深居欧亚大陆腹地，受大陆性季风气候的影响，气象要素年际变化大；内蒙古面积广大，拥有不同种类的地形地貌，涵盖不同类型的生态系统，各气象要素的空间分布也有着显著的变化。研究指出[5]，在气候变暖的背景下，中国的平均风速有减小的趋势。但目前对于平均风速的研究较多[6-7]，对于最大风速的关注较小，本文应用最新资料，对内蒙古最大风速的变化特征进行了分析。
1 资料与方法
在本文中，依据历史数据的连续性、完整性，以及台站沿革记录中无迁站或迁站距离较近、周边环
境变化较小等指标，选取内蒙古58个国家级气象站1976—2017年逐日最大风速资料；采用的四季划分为：3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—次年2月为冬季；常年平均值取1981—2010年时段平均值。文中利用了时间滑动平均，线性倾向分析、Mann—Kendall检验等方法对内蒙古逐日最大风速在全年时段和四季时段内的平均值和极大值的时空分布特征、变化趋势和气候突变情况进行了分析。
2 结果分析
粘扣2.1最大风速时空分布特征
由表1可见，内蒙古年平均最大风速为6.8m·s-1，各站的变化范围为4.5～9.6m·s-1；从四季情况来看，春季平均最大风速为8.0m·s-1、夏季和秋季均为6.4m·s-1、冬季为6.2m·s-1；而各站的变化范围是：春季为5.4～10.7m·s-1、夏季为4.4～10.1m·s-1、秋季为4.0～9.1m·s-1、冬季为3.1～10.3m·s-1。同时，全区范围内各时段最大风速的极大值出现的特征也与平均值基本相对应，最大的极大值出现在春季（31.0m·s-1），最小的极大值出现在冬季（10.0m·s-1）；而各站变化范围以冬季最大（10.0～29.0m·s-1），夏季最小（14.7～24.0m·s-1）。
表1 最大风速平均值和极大值的季节特征/（m·s-1）
全年春季夏季秋季冬季全区平均值 6.88.0 6.4 6.4 6.2
各站平均值变化范围 4.5～9.6 5.4～10.7 4.4～10.1 4.0～9.1 3.1～10.3各站极大值变化范围14.7～31.013.3～31.014.7～24.011.0～28.310.0～29.0
内蒙古年平均最大风速在空间分布上存在2个高值区（最大风速的平均值＞8.0m·s -1）和2个低值区（最大风速的平均值＜6.0m·s -1）。高值区包括：阿拉善盟东北部—巴彦淖尔市西北部，包头市北部—乌兰察布市北部—锡林郭勒盟西北部。低值区包括：鄂尔多斯市东部—呼和浩特市中南部，呼伦贝尔市东北部。对四季平均最大风速的空间分布特征进行分析，可进一步发现，除了上述2个高值区域和2个低值区在各时段均会出现以外，还存在2个季节性的高值区，分别位于兴安盟南部—通辽市北部、锡林郭勒盟偏南部—赤峰市西部，出现在冬、春季节（图略）。同时，最大风速极大值的空间分布特征也与平均值的基本对应，存在2个高值区（最大风速的极大值＞25.0m·s -1）和2个低值区（最大风速的极大值＜20.0m·s -1），这些高、低值区域在四季均存在；另外在夏半年，还会出现3个区域型高值区，分别位于呼伦贝尔市西部、锡林郭勒盟偏南部和鄂尔多斯市西南部。
在四季中，全区大部分地区的最大风速的季节平均值在春季达到最大，仅兴安盟南部在冬季达到最大；而全区大部分地区的最大风速的季节平均值在冬季降到最小，仅呼伦贝尔市东南部、兴安盟中部、通辽市北部、赤峰市、锡林郭勒盟南部等地在夏季，巴彦淖尔市、鄂尔多斯市局部地区在秋季降到最小（图略）。
在四季中，最大风速的极大值也有相似的时空分布特征，可发现全区大部分测站最大风速的极大值在春季达到最大，仅呼伦贝尔市北部和西部、锡林郭勒盟东部、呼和浩特市南部在夏季达到最大，呼伦贝尔市东南部、通辽市局部、锡林郭勒盟偏南部和巴彦淖尔市局部在秋季达到最大；全区各站最大风速极大值中的最小值主要出现在冬季，仅呼伦贝尔市南部、兴安盟、通辽市北部、乌兰察布市南部等地出现在夏季，赤峰市、锡林郭勒盟、巴彦淖尔市等地的局部地区出现在秋季（图略）。
最大风速平均值的季节演变情况为：由春至夏，全区大部地区的平均值均呈下降趋势，中东部地区减弱明显；由夏至秋，除东部盟市及锡林郭勒盟南部等地呈增大趋势外，全区其余地区均呈减小趋势；由秋至冬，除兴安盟南部、通辽市局部、赤峰市、锡
林郭勒盟南部、乌海市周边呈增大趋势以外，其余地区均呈减小趋势；而由冬至春，全区大部地区的最大风速平均值均呈显著的增大趋势。
同时，最大风速极大值的季节演变特征也与平均值的基本相似，不同之处在于，由夏至秋，西部部分地区呈增强趋势，这可能与雷暴飑线对流天气系统活动有关。
2.2 最大风速变化趋势分析
对全区各站最大风速在全年时段及四季时段内的平均值和极大值分别进行变化趋势分析，其中53个站的变化倾向率达到α=0.05的信度水平。
由图1可见，年平均最大风速的53站平均值（下同）的变化曲线呈明显的下降趋势，线性倾向率约为-0.50m·s -1·10a -1，通过α=0.01的信度检验。对四季平均最大风速的53站平均值进行线性趋势分析，可得类似结果，其中春季的减弱趋势为-0.59m·s -1·10a -1、夏季和秋季均为-0.46m·s -1·10a -1、冬季为-0.48m·s -1·10a -1（图略）。四季中对全年趋势演变的贡献率为：春季＞冬季＞夏季和秋季。
图1 全区年平均最大风速变化
由表2可见，全区大部分测站的四季最大风速的平均值和极大值均呈减小倾向，仅少数站点的极大值在冬季略呈增大趋势。各站最大风速年均值的倾向率变化范围为-0.11～-1.14m·s -1·10a -1，从四季的情况来看，各站倾向率变化范围为冬季>春季>秋季>夏季。同时，各站最大风速年极大值的倾向率变化范围为-0.63～-3.15m·s -1·10a -1，从四季的情况来看，各站的变化范围冬季>春季>夏季>秋季。极大值的时空变化特征在夏—秋季的特征与平均值的存在一定差异。
表2 最大风速变化趋势倾向率/（m·s -1·10a -1）
时段全年春季夏季秋季冬季全区平均倾向率-0.50-0.59-0.46-0.46-0.48各站平均值倾向率变化范围-0.11～-1.14-0.14～-1.24-0.11～-0.96-0.15～-1.07-0.16～-1.30各站极大值倾向率变化范围
-0.63～-3.15
-0.58～-3.31
-0.44～-2.84
-0.42～-2.33
盖革计数管
0.57～-2.39
y =-0.0499x +7.8295
R 2=0.903
5
5.56
6.57
7.58
8.519761980198419881992199620002004200820122016
年份
最大风速/（m ·s -1）
最大风速全区平均线性 (最大风速全区平均)
由图2可见，年平均最大风速减弱趋势较大的地区主要分布在呼伦贝尔市中西部、通辽市大部、锡林郭勒盟西南部、乌兰察布市、包头市等地；而减弱趋势较小的地区主要分布在锡林郭勒盟中东部、呼和浩特市南部、巴彦淖尔市西部和阿拉善盟东部等地；进一步对各站四季平均最大风速变化趋势进行分析，也可发现，全区大部分站点呈减弱趋势，倾向率的空间分布特征与年平均值的相类似，仅在春—夏季节，阿拉善盟西部地区出现一些减弱倾向率较大的站点。从各站的情况来看，主要以春季中对全年趋势演变的贡献率为最大。
而对最大风速极大值进行变化趋势分析，得到
的结果与平均值的特征相类似，不同之处在于，无论各个季节，阿拉善盟西部均存在减弱倾向较大的站点。
图2 年平均最大风速变化倾向率分布/（m·s-1·10a-1）
2.3最大风速突变分析
碗形垫片
对全区各站年平均最大风速进行M-K突变检验，其中有51个站存在明显突变现象。由图3可见，全区大部地区年平均最大风速于20世纪90年代以后出现明显突变，其中呼伦贝尔市中部和东部、兴安盟、通辽市中南部、锡林郭勒盟东部、包头市北部、鄂尔多斯市东北部等地于2000年以后发生突变；仅少数地区于20世纪80年代发生突变。对四季平均最大风速进行M-K突变检验，结果发现，除春季内蒙古中西部的偏北地区平均最大风速发生突变的时间偏早以外，其余季节各站点发生突变时间早、晚的空间分布特征与年平均最大风速发生突变时间的空间分布特征基本相似(图略)。
对最大风速年极大值进行M-K突变检验，其中51站出现明显的突变现象。大部分测站极大值出现突变的时间略晚于平均值出现突变的时间。对四季最大风速的极大值进行M-K突变检验，结果发现，在各个季节，各站点发生突变的时间早、晚的空间分布特征基本相似（图略）。
图3 年平均最大风速突变时间分布
3 结论和讨论
(1)内蒙古最大风速平均值以春季最大、夏季和秋季次之、冬季最小。全区范围内最大风速的极大值出现的时段与平均值的基本相似，最大的极大值在春季，最小的极大值出现在冬季。
(2)从空间分布情况来看，最大风速的平均值存在2个持久的高值区和2个持久的低值区，以及2个季节性高值区；最大风速的极大值的分析结果基本类似，但另存在3个季节性局部高值区。
(3)从季节演变的情况来看，全区绝大多数测站最大风速的平均值在春季达到最大，大部分测站在冬季降到最小。由春至夏，大部分测站平均最大风速呈下降趋势，中东部地区下降明显；由夏至秋，除中东部偏南地区平均最大风速增强以外，全区其余大部地区呈下降趋势；由秋至冬，除东部偏南和乌海周边地区平均最大风速增强以外，全区其余大部地区亦呈下降趋势；由冬至春，全区绝大多数测站的平均最大风速呈显著的增强趋势。最大风速的极大值的季节演变特征与平均值的基本相类似，但在夏—秋季节存在一定差异。
(4)全区大部分测站的最大风速平均值和极大值在四季中都呈下降趋势，仅少数测站的极大值在冬季略呈增大趋势（α=0.05）。平均而言，最大风速的平均值和极大值在春季的下降倾向最为明显，春季对全年趋势演变的贡献率最大。
(5)全区大部分测站的最大风速平均值和极大值在20世纪90年代以后出现了明显的突变，平均而言，极大值发生突变的时间略晚于平均值突变的时间。
本文对内蒙古最大风速的时空分布特征、变化趋势和突变特点进行了简要分析，得出了一些直观的结论。从分析结果来看，可发现风速的变化特征主要受季节交替、地形地貌等因素的影响。有研究指出[8]，风的观测受台站环境变化和测量仪器等因素影响较大，风资料序列的订正和分析是一项非常复杂工作。
Analysis of Temporal-Spatial Variation Characteristics of固体水
Max-Windspeed during 1976-2017 in Inner Mongolia
Zhang Yu
(Climate Center of Inner Mongolia, Inner Mongolia Huhhot 010051)
Abstract Based on the daily max-windspeed data during 1976—2017 of 58 national meteorological observing stations in Inner
Mongolia, the temporal-spatial variation characteristics of mean value and maximum value of max-windspeed within the year and the four seasons were analyzed. The results show that annual mean max-windspeed of whole area was 6.8m•s-1 , and seasonal mean max-windspeed of whole area were 8.0m•s-1(Spring), 6.4m•s-1(Summer), 6.4m•s-1(Autumn) and 6.2m•s-1(Winter), respectively, the max was in Spring and the min was in Winter. There were 2 high value areas of mean max-windspeed within any periods, including Northeastern Alxa League - Northwestern Bayan Nur and Northern Baotou - Northern Ulanqab-Northwestern XilinGol League; 2 low value areas of mean max-windspeed within any periods, including eastern Ordos - Midsouthern Huhhot and Northeastern Hulu
nbuir; 2 high value areas of mean max-windspeed within Winter and Spring. The temporal-spatial variation characteristics of maximum value of max-windspeed was similar to that of mean value, but only there were local high value areas in Spring and Autumn. The mean value and maximum value of max-windspeed of most stations had declining trends within any periods, and had the most obvious declining trends within Spring which had the max contribution to annual trends. The mean value and maximum value of max-windspeed of most stations had obvious climatic change after 90s in last century.
Keywords Inner Mongolia; Mean value of max-windspeed; Maximum value of max-windspeed; Temporal-Spatial variation characteristics; Trend analysis; Climate change
根据观测台站历史沿革资料，尽量选取了以上影响因素变化较小的观测台站数据，以期得出较为客观的分析结果。在本文结论中，全区大部分测站的最大风速在四季均呈下降趋势，这符合气候变暖背景下的一般规律[9]，且与全国其他地区的情况基本相似。另外由于城市化过程的推进，不可避免地出现台站观测环境的退化甚至迁站的影响，以及观测仪器的更新换代也会造成观测时次和记录方式的改变，这对气候突变的检验影响较大，故而对最大风速气候突变的情况还需进一步研究。参考文献
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鱼塘全自动增氧控制器
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