棉花、中尺度、沙尘暴--新疆气象手册（64）第3篇第13章18-20节

 2020 04 25

《新疆气象手册》一书（2006，气象出版社）的序，前言 ，提要 ：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1208089.html  

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18 气象软科学应用的范例—《新疆棉花基地气象科技综合服务工程》

18．1 《棉花工程》立项背景及实施

1996年，新疆维吾尔自治区党委和政府拟定和实施“一黑一白”优势资源转化战略，其中，“一白”就是把棉花作为支柱产业来大力发展，计划在2000年，把新疆建成国家最大的商品棉基地。新疆气象局紧贴自治区的经济发展，围绕该战略，提出了实施《新疆棉花基地气象科技综合服务工程》(简称《棉花工程》)，得到新疆计委批准立项，并在“九五”期间累计投资约2100万元。

该项目由新疆气象局领导和局长助理组成领导小组，由局长助理和有关处室领导组成办公室，负责领导、组织与实施。中国气象局原局长温克刚专门召开办公会议，高度评价该项目的立项和实施对促进新疆的国家和地方气象事业发展具有重要作用，并指示有关司、室要给予大力支持和协助。

18．2 《棉花工程》建设主要内容

《棉花工程》经过5年的建设，依托覆盖全疆的气象监测站网和通信网，在主棉区的气象站分别配备了先进的农业气象观测仪器、设备，增加了棉花生产过程农业气象连续观测内容，组建了自治区棉花气象服务中心，开发了自治区棉花气象服务数据库和棉花生产气象预报分析业务系统，充实改造了人工影响天气系统，提高了气象卫星遥感监测服务能力，形成了科技含量高、质量好、反应快、针对性强的系列化棉花气象服务产品，使新疆的棉花气象科技综合服务能力跨上了新的台阶，开拓了新疆气象局历史上又一个规模大、层次高、内容新的专业气象服务领域，为自治区棉花产业的大发展发挥了显著作用。

《棉花工程》建成了以区、地、县气象局和农业气象实验站为基础的，覆盖全疆棉区由54个棉花县的29个骨干监测站点，31个辅助监测站组成的监测系统，具有农业气象观测、卫星遥感等手段构成的棉花气象信息监测体系；组建了石河子、昌吉、库尔勒、阿克苏、喀什、和田棉花专业气象台，建立棉花灾害预警系统；建立了由区棉花气象服务中心和莎车、吐鲁番的东坎、乌兰乌苏、阿瓦提、哈密五个棉花气象试验示范基地形成的棉花生产资源开发系统和技术服务系统；建立了由自治区人工影响天气指挥中心和二个联防中心（奎玛流域、阿克苏）、六片作业点（阿克苏〈2个〉、库尔勒、博州、哈密、石河子）构成的棉区人工防雹增水体系；形成了棉花气象信息采集、传输、加工、产品生成、跟踪服务和信息反馈一条龙的棉花气象科技综合服务体系。

18．3 《棉花工程》的建设成果

18．3．1 摸索规律，总结经验，棉花气象服务科学有效

各级气象部门紧紧结合棉花生产的全过程，深入调查研究，探索新的服务环节和服务方法，不断完善棉花系列化服务的内容，以服务为龙头，科技开发为后盾，摸索出棉花服务的“三大战役”（备耕、春播、保蕾增铃）“六个硬仗”（播种、保苗、促控、灌水、追施花铃、打顶整枝）“十项关键性服务内容”“二十四个服务环节”“十六字方针”（抓住关键、突出重点、滚动服务、跟踪全程）等等，各个棉花气象服务专业台都列出了棉花生产服务大纲。棉花气象服务中心和各棉区气象台从每年元月份开始重点抓好棉花年景分析、播种期、终霜、头水、打顶、停水、初霜、产量预报、病虫害气象条件监测和分析等重要环节，进行系列化气象服务，使气象服务更贴近棉花生产，更具针对性。

各基层气象部门的服务工作一环套一环，环环紧扣棉花生产，县级气象科技人员下到田间地头，测地温、看墒情、解释预报、巡回检查，既是县领导的好参谋好助手，又是农民盼望的贴心人，“棉花气象服务信息”有信息、有分析还有措施建议，使棉花生产的产前、产中和产后系列化气象科技综合服务产品成为各级领导和广大棉农棉花生产过程中不可缺少的重要参谋，产生了显著的经济效益和重要的社会效益。

18．3．2 充分利用气候资源，为棉花生产的可持续发展提供决策依据

随着自治区棉花发展战略的逐步实施，对气象服务也提出了更高的要求，如棉花生产的光热水资源平衡及气候资源开发利用、棉花最适宜扩种区划定，最适宜种植面积及生产潜力、棉花生产各个环节的气象保障、主要增产手段、减产原因分析及棉花产量、品质预测、棉花灾害（春寒、冷害、季节性干旱、风沙、干热风、冰雹、早霜、病虫害等）的防御和防治等。新疆气象局组织有关专家和科技人员，在考虑广泛应用地膜栽培和节水灌溉技术的前提下，对拟扩棉区的农业气候资源进行了分析，认为新疆只要发挥好气候比较优势，棉花生产潜力仍然很大，并提出了拟扩棉区发展的对策建议。这些措施和建议为新疆棉花生产的可持续发展起到了很好的作用。

18．3．3 棉花气象服务能力和水平得到了很大提高

《棉花工程》的实施，显著提高了新疆气象部门的现代化建设水平，增强了对农业生产影响较大的灾害天气的监测预报预警能力，使气象科技为棉花生产的服务无论在形式、内容、手段、规模、水平、质量等各方面都有了很大的提高、创新和发展，带动了整个气象信息产品的多样化、专业化，为气象融入当地经济发展，服务社会提供了重要的经验，促进了气象系统服务观念、服务内涵的提高和变化。

18．3．4 培养了一支气象服务的骨干队伍

借助于《棉花工程》对农气测报、预报服务等业务人员开展气象服务、气候资源开发、农业气象、人工影响天气及管理等新理论、新方法和新知识的强化培训，形成了一支熟练掌握以棉花服务为主的农业气象应用技术的业务队伍，这些业务骨干不仅熟悉棉花生产的全过程，独立承担起棉花气象观测和气象服务工作，还能结合本地气象条件和棉花生产实际，创造性地开展棉花气象服务工作，使棉花气象服务成为生产部门和各级领导安排生产、指挥防灾减灾的重要决策依据。

（任宜勇、陆炯）

19 中尺度对流系统的天气气候学研究填补国际空白

19．1 概述

中尺度对流系统，简称MCS（Mesoscale Convective Systems），是中国夏季造成暴雨和洪涝灾害的主要天气系统之一。新疆的气象科技工作者利用1993–1995年3年夏季较完整的GMS–4和GMS–5卫星红外云图数字资料，对中国MCS进行了普查和分析。

19．2 主要成果

⑴ 35°N以南100°E到110°E之间的中国西南地区及其毗邻的越南北部是M_αCS发生最多的区域，中国黄河及长江中下游地区是M_αCS的多发区。M_βCS集中分布在40°N以南中国大陆东南部的平原和丘陵地区，西北部的高原和沙漠地区M_βCS很少。在以25°N和115°E为中心的一片没有M_αCS的区域中有数量不少的M_βCS，这可能说明MCS比较容易发展到中β尺度，但只有在某些特定地区才具备发展到中–α尺度的条件。这些成果弥补了国内外已有工作的不足。

⑵ M_αCS的生命史有两种类型，一种和MCC（中尺度对流辐合体）相同形成于夜间，到凌晨消散；另一种发生于午后，入夜后消散。它表明，中国午后对流系统发展比较迅速，在入夜前就有可能发展成M_αCS。

⑶ 对1995年6–8月中国及其沿海发生的M_αCS补充分析也进一步证实了上述结论。1995年6–8月中国及其沿海共发生了102个M_αCS。它们主要分布在以下3个地区：华南西部，四川盆地附近和黄河及长江中下游地区，位于太行山、秦岭及大巴山以东的黄河和长江中下游的平原地区也是对流系统容易发展到中–α尺度的区域。6个M_αCS个例分析表明，中国M_αCS的发生发展及其云顶黑体温度的分布特征具有多样性。有的M_αCS发生在午后，傍晚时成熟，入夜后消散；有的M_αCS在上半夜形成，凌晨达到最大，然后消散。有的M_αCS由单个对流单体直接发展形成；有的由多个对流单体发展合并形成。西藏高原上的对流群有时也会融合成M_αCS。 M_αCS冷云盖的TBB分布有的比较对称，有的不对称。不对称的M_αCS，其冷云盖边缘的TBB等值线，有的南部边缘密集，有的北部边缘密集，但TBB等值线的密集处都是M_αCS冷云盖扩展最显著的地方。

⑷ 根据1998–2000年GMS–5红外云图的普查，3年在新疆共获得160个MCS，新疆MCS的地理分布及生命史特点是：① 新疆有两个明显的MCS集中区，一处在伊犁河谷东边天山山脉的迎风坡，另一处在西天山东侧背风坡的柯坪附近，北部的古尔班通古特沙漠中几乎没有MCS发生，而南部的塔克拉玛干沙漠的MCS不在少数。② MCS主要出现在春末和整个夏季，6月最多。③ 多数MCS形成于午后到夜间，夜间至凌晨消散，持续4h～6h，有明显的夜发性。同内地相比，新疆MCS的尺度较小，云顶亮温较高。④ 3年中共有54个MCS发生在塔克拉玛干沙漠，沙漠西部和北部是MCS的多发区，主要出现在春末和整个夏季，以5月最多。沙漠MCS的生命史有两种类型，一种在午后到傍晚期间形成，1h～3h后冷云盖的面积达到最大（即成熟时间），午夜后消散；另一种在午夜形成，1h后即成熟，凌晨消散。沙漠MCS一般持续5h～8h，以持续6h的最多。

19．3 获奖

2000年6月马禹完成的“中国及其邻近地区中尺度对流系统的普查和时空分布特征、新疆特大暴雨过程中的中尺度对流系统特征”论文，获中国气象学会涂长望青年气象科技奖2等奖。2000年7月新疆气象局项目“新疆96.7特大暴雨分析研究”，获新疆维吾尔自治区科学技术进步3等奖，主要完成者有王旭，马禹，赵兵科，陈勇航，色旦。2003年5月中国气象局项目“卫星云图资料在新疆天气预报中应用的研究”，获新疆维吾尔自治区科技进步3等奖，主要完成者有王旭，马禹，陈洪武，王洪庆，郑永光，吕新生，赵兵科。

（王旭）

20 新疆沙尘暴的天气气候学研究处于国内领先水平

特强沙尘暴天气，新疆维吾尔老乡称为“黑风”。韦克范曾做过“和田黑风”的个例分析；20世纪90年代前期，何清、徐希慧等曾对新疆沙尘暴进行过专题研究，取得许多有益的成果。本节要介绍的内容是21世纪初进行的工作。

20．1 主要成果

通过对1961—2003年沙尘暴资料的分析，得到新疆沙尘暴的时空分布特征是：

⑴ 新疆沙尘暴北疆少南疆多、山区少盆地多，沙尘暴的出现频率随海拔高度的增加明显减少。沙尘暴的高发区在南北两大沙漠中，沙漠南缘、山脉北麓出现的沙尘暴多于其它周边地区。次高发区在北疆北部平原、塔额盆地、焉耆盆地–托克逊–哈密盆地。

⑵ 新疆沙尘暴的高发年代多在20世纪60年代和70年代，90年代沙尘暴的发生明显减少。沙尘暴主要出现在4～8月，10月到次年3月少有发生。

⑶ 准噶尔盆地沙尘暴高发时段在17～22时，塔里木盆地全天都有沙尘暴发生，南部有三个高发时段，分别是2～6时、11～15时、19～24时，北部高发时段在17～23时，东部和西部高发时段在10～24时。新疆其它地区沙尘暴的多发时段在16～21时。

⑷ 新疆沙尘暴的持续时间一般不超过30分，准噶尔盆地南部有20%的沙尘暴持续1.0～1.5h，塔里木盆地有10%～30%的沙尘暴持续时间为1.0～2.5h。盆地南部沙尘暴的持续时间最长。沙尘暴的最长持续时间，准噶尔盆地是在6～16h，塔里木盆地是10～26h，平原地区是5～10h，山区是1～3h。

⑸ 在北疆有80%的沙尘暴是大风引起的，南疆尤其是塔里木盆地至少有一半左右的沙尘暴不是大风引发的。新疆绝大部分地区引发沙尘暴的大风与沙尘暴同时出现。沙尘暴发生时各地区的最多风向明显指示出引发沙尘暴的天气系统来向。引起沙尘暴的最低风速指标，北疆及东疆超过10ms⁻¹，南疆的吐鄯托盆地和焉耆盆地10ms⁻¹，塔里木盆地6～8ms⁻¹，盆地南缘只有6ms⁻¹。南疆沙尘暴的发生只需很小的风速。

⑹利用常规观测资料、地面气象自记记录和静止气象卫星云图资料对1998年4月18日由南支冷锋爆发性发展生成的干飑线触发的天山北麓黑风暴天气过程的分析表明，强沙尘暴和黑风暴过境时风、压、温、湿在短时间内出现突变，跃变幅度黑风暴远大于强沙尘暴，黑风暴嵌于强沙尘暴时变化幅度比强沙尘暴弱。沙尘壁具有等温性，水平厚度4～9km。影响黑风暴的天气因素中，地面大风形成主要源于冷锋的加强和锋后强冷平流，高空急流的加强及其形成的次级环流使高空动量有效下传到地面则是另一个重要原因。混合层是有利于黑风暴在干旱环境形成的大气层结特征，这次过程深厚混合层的形成是深厚干对流和黑风暴产生的主要原因，而它的形成则是长时间地面加热的结果。

20.2 获奖

2003年12月自治区科委项目“新疆沙尘暴监测与预报研究”，获新疆维吾尔自治区科技进步3等奖，主要完成者有：胡列群，赵兵科，何清，王旭，肖继东，魏荣庆，马禹。2005年1月王旭获新疆维吾尔自治区人民政府颁发的“新疆第二届青年科技奖”。

（王旭）

第3篇参考文献

⑴ 秦大河、孙鸿烈主编，中国气象事业发展战略研究，北京：气象出版社，2004

⑵ 葛润生，新一代天气雷达系统讲座

⑶ 张培昌等，雷达气象学，北京：气象出版社，2001

⑷ 徐德源等，新疆通志·气象志，乌鲁木齐：新疆人民出版社，1995

⑸ 高子毅等，新疆云物理及人工影响天气文集，北京：气象出版社，1999

⑹ 新疆维吾尔自治区人工影响天气发展规划，2004

⑺ 中国气象局监测网络司，《地面气象观测规范》（新版），北京：气象出版社，2004

⑻ 新版农业气象观测规范，2004

⑼ 中央气象局，高空气象观测规范，北京：气象出版社，1964

⑽ 中国气象局监测网络司，沙尘暴、酸雨观测规范、规定

⑾ 湖南怀化气象网站，《气象百科全书》

⑿ 张家宝主编，新疆短期天气预报指导手册，乌鲁木齐：新疆人民出版社，1986

⒀ 探险新疆100年，中国国家地理，2003，3期，（台湾，故乡公司出版，牛顿出版公司代理发行，中文繁体字版）

⒁ 陈汉耀等，新疆气候及其和农业关系[M]，北京：科学出版社，1963