保尔汗江·买买提

（新疆维吾尔自治区气象局，新疆乌鲁木齐 830002）

1 区域概况

大风、沙尘天气，特别是大风和沙尘暴是和若铁路沿线的灾害性天气之一，其中沙尘暴、扬沙具有风力大、强度高、水平能见度低等特点，能摧毁建筑物、树木，造成人员伤亡，刮走农田表层沃土，使农作物根系外露，以风沙流的形式淹没农田、渠道、道路等，易造成人民生命财产的严重损失。大风、沙尘天气分析无论对大风、沙尘天气的预报还是对于大风、沙尘天气空间分布特征及其成因的研究都有重要意义[1]。

新疆多山环绕，当冷空气入侵经过山口、河谷及近山口的戈壁时，由于“狭管效应”和翻山后下滑产生加速作用等，产生大风[2]。新疆地表沙源丰富，大风常造成风沙危害[3]。大风可刮起地面沙尘使空气质量恶化，强大的风力裹挟着大量的沙尘形成沙尘天气，导致能见度降低，视线变差，目视距离短，对于铁路安全造成影响。沙尘暴、扬沙发生时，会使能见度下降，加大交通运输安全风险。该铁路沿线降水少，沙尘天气频繁，对沙漠边缘铁路的建设和养护造成严重的危害。分析和若铁路沿线的大风、沙尘天气分布特征及变化趋势，具有重要的科学意义。

基于新疆地区和田、洛浦、策勒、于田、民丰、且末、若羌7个国家基本气象站近60年（其中洛浦55年）的大风、沙尘暴、扬沙、浮尘日数资料，采用天气学、统计学相结合方法，分析了和若铁路沿线的大风、沙尘天气分布特征及变化规律，进一步揭示形成原因，提出了具体的应对措施，为沿线铁路养护、建设生态文明与防沙治沙工作以及防灾减灾等方面提供科学参考，具有理论价值和现实意义。

2 和若铁路概况

作为新疆地区“四纵四横”铁路主骨架的重要组成部分、南疆铁路环线“最后一公里”之称的和若铁路，起于沙漠南侧边缘的和田市，终点为沙漠东南边缘若羌县，沿途经过和田、洛浦、策勒、于田、民丰、且末、若羌等7县市。铁路建成之后，与格库铁路、南疆铁路接轨，将塔里木盆地环抱其中，成为世界上第一条环绕沙漠周边的铁路环线。

和若铁路沿线的地质、地貌、气候条件十分复杂，形成了严酷的荒漠环境，有戈壁沙漠，多为流动性和半固定性沙丘，且处于风口上，植被缺乏，气候极端干旱，降水少、蒸发大、水资源匮乏，难以成云致雨，生态环境恶劣，冬季寒冷，夏季酷热少雨，受风沙影响严重，刮风频率高，风力强，一旦起风，便飞沙走石。为了保护铁路，建设中修建了防风沙为目的的桥梁“过沙桥”，让风沙从桥洞中通过，在外侧设置立式沙障，同时在靠近铁路侧设置芦苇方格固沙，是沙漠中的“智慧”铁路。

3 大风、沙尘天气日数分析

3.1 年平均大风日数

《地面气象观测规范》中规定，瞬时风速≥17 m/s的风，即为大风，当日称为大风日。气象上把沙尘暴、扬沙和浮尘统称为沙尘天气，它是因浮游在空中大量极微细的尘粒或烟粒等影响空气，致使有效水平能见度小于10 cm。强度最弱的叫浮尘天气，稍强的是扬沙，最强的是沙尘暴[4]。塔里木盆地中央是广袤无垠的塔克拉玛干沙漠，暖季中受地面强烈感热的影响，热低压长期存在，无论是来自东、西部的弱冷空气还是东、西、中部的强冷空气入侵塔里木盆地，形成辐合上升区，风就能扬起沙尘并引发局部地区的沙尘天气。若羌段大风日数最多，且末段次之；且末段扬沙日数最多，民丰段次之；民丰段沙尘暴和浮尘日数最多，和田段次之（图1）。

大风日数能反映当年的整体风力状况，年平均大风日数分别为若羌23.4天、且末9.2天、和田4.3天、民丰3.3天、洛浦3.2天、策勒2.3天、于田1.4天（图1）。年平均大风日数于田向若羌和于田向和田呈现有规律地递增，于田向若羌则呈现依次倍增。大风日数最多的是若羌、且末段，由于特殊的地理环境，偏东风为年际主导风向，大风日变化有一定规律，若羌风速自上午9时以后开始加大到12时达到最大，然后逐渐减弱，午夜前最小；且末风速大约在12时前后开始增大，18时前后达到最大，然后逐渐减弱，午夜前后最小[5]。大风是在大尺度环流天气系统或局地强对流天气系统条件下产生的一种灾害性天气，可以分为系统性大风和瞬时大风两类，前者属于大尺度系统，后者属于中尺度系统。大风因其时间长、风速大、破坏力强而备受社会关注。

3.2 年平均沙尘天气

3.2.1 年平均沙尘暴日数

沙尘天气严重影响动植物的生长并且危害人类健康。该铁路沿线年平均沙尘天气民丰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，其中民丰段沙尘天气日数最多、和田段次之，年平均沙尘天气分别为254.8天、245.8天，若羌段沙尘天气日数最少，年平均沙尘天气为129.4天。

生态环境的恶化，导致沙尘暴发生的频率增高。沙尘暴主要发生在沙漠及其邻近的干旱与半干旱沙源区，它是特定天气气候、地形和下垫面条件综合的产物，也是大气运动和自然地理环境的综合产物，是充足沙源、干燥天气、大风和不稳定热力条件共同作用的结果。大风作为沙尘暴的必要条件之一，在大风频繁的时期，风力条件好，沙尘暴发生的频率大，相反则沙尘暴发生的频率小。其风力强大，将地面大量沙粒和尘土卷入空中，是特殊的地理环境和气象条件所致的一种常见灾害性天气，因其往往伴有强风和低能见度，裹挟着大量的沙尘，遮挡了阳光，影响范围广，给工农业生产、交通运输、人们生活及生态环境等造成严重的危害。

铁路沿线北部为浩瀚的塔克拉玛干沙漠，植被比较稀少，沙质土壤较多，气候比较干燥，很容易出现沙尘暴。沙尘暴的前兆有气温回升，天气变暖，干旱少雨，其形成因素主要有三个：大风、丰富的沙尘源和不稳定天气，大风是沙尘暴形成的动力条件，沙源是它的物质基础，不稳定的空气状态是重要的局地热力条件。一是强冷空气是形成沙尘暴的动力因素，是沙尘暴形成的必备条件，它的强度决定着空气中沙尘的数量、粒径大小以及沙尘影响的高度和范围。二是中尺度系统对沙尘暴的发生发展也起到至关重要的作用。三是小尺度的局地热力（对流）不稳定，同样有利于强对流的发生和发展、风力加大，从而加强对流性天气过程，夹带更多的是沙尘，并卷扬得更高，成为沙尘暴的重要触发机制之一。

该铁路段年平均沙尘暴日数为民丰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，其中民丰段沙尘暴日数最多，和田段次之。频发的沙尘暴使该铁路段社会活动以及人们的生活受到极其严重的影响，生态环境十分脆弱，是一个缺林少绿的沙漠区。

3.2.2 年平均扬沙日数

由于扬沙是因大风将地面尘沙吹起，人在室外行走时会有尘沙打在脸上疼痛和睁眼吃力的感觉。扬沙并不是在所有有风的地方都能发生，只有那些气候干旱、植被稀疏的地区，才能发生扬沙。民丰、且末、洛浦、和田、策勒、于田扬沙日数较多，年平均扬沙日数分别为民丰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 年平均浮尘日数

和田浮尘日数最多，民丰次之，年平均浮尘日数和田188.6天、民丰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。沙漠边缘下垫面以沙壤土为主，气温、地面温度越高，下垫面越干燥疏松，为浮尘的形成提供了物质基础。地温和气温差、气温日较差及气压日较差较大，说明大气边界层的扰动性加剧，为浮尘的形成提供动力辅助条件。当风速达到临界起沙风速满足动力条件时，就极易形成浮尘。

4 和若铁路沿线大风及沙尘天气对铁路安全的影响

大风、沙尘天气是和若铁路沿线常见的一种天气现象，其中大风、沙尘暴、扬沙对空气质量环境带来严重影响，能见度低，易引发各种交通事故，会使火车在行驶过程中的阻力增加，同时由于风向的变化也会使得火车在行驶过程中不能够以稳定的速度前行，易发生车厢脱轨侧翻，还可能刮断刮倒通信和电力设施，引起火灾。据不完全统计，1960年至今，新疆铁路运输因风沙造成的行车安全事故逾40起，“2.28”大风吹翻火车的严重事故更是震惊全国。尽管这次车厢脱轨侧翻事件很特殊，但它警示我们，建立健全铁路安全气象保障体系十分重要。

5 分析结果

该铁路沿线，年平均大风日数为23.4～1.4天，其中若羌段最多、且末次之、于田段最少。年平均沙尘暴日数为31.4～10.9天，其中民丰段最多、和田段次之、洛浦段最少。年平均扬沙日数为47.4～23.4天，其中民丰段最多、且末段次之、若羌段最少。年平均浮尘日数为188.6～93.6天，其中和田段最多、民丰段次之、若羌段最少。年平均沙尘天气日数为254.8～129.4天，其中民丰段最多、和田段次之、若羌段最少。

6 应对措施

6.1 适时开展人工增雨增雪作业

大风、沙尘天气对铁路安全运行、生态环境、经济建设和人民生活都有很大的影响。大风和大气层结状态不稳定，是大气运动的正常现象，作为沙源地的沙漠同样是地球自然环境的重要组成部分，沙尘天气也是一种自然现象，只要有足够条件，沙尘天气就会出现，但是大风、沙尘天气完全可以减少、减缓、减轻。该铁路沿线沙尘天气出现频率较多，年平均沙尘天气最多的是民丰段、和田段次之，最少的若羌段也每年有129.4天出现沙尘天气。所以，该铁路沿线地区严密监测天气变化，注重强化人工影响天气工作的开展，加大人力、技术等投入力度，逐步建立健全人工增雨作业点，加大空中云水资源开发，在有利天气条件下适时开展人工增雨增雪作业，通过增加降水量，制约沙尘天气的发生。

6.2 大力植树造林，防风固沙

植树造林是风沙危害治理中一项具有可持续效果的治理措施，属于人类活动因子，也是影响气候的因素之一。植树造林可以改善局部地区的小气候，如人工造林，通过改变地面状况，影响局部地区气候，可使局部地区气候有所改善，也可以有效改良沙漠化地区的土质，使防风固沙的作用得以强化。

如果不及时采取防沙治沙造林的相应措施，会使沙漠的面积逐年增加，蚕食人类的生存空间。遏制沙源的扩延，是治理沙尘暴发生的有效手段之一，如果没有了沙源，再大的风也不会形成沙尘暴。在沙源地及沙尘暴经过的地区，通过适当种植耐旱植物等措施，固定流沙，阻止流沙扩展，减少沙源。对于防沙治沙而言，减少土地裸露面积是其中较为重要的一环。在推进生态文明建设的进程中，铁路沿线地区做好造林绿化工作，促进生态建设，覆盖沙源，可从根本上减少沙尘天气出现的概率，进一步增强各族人民的“绿色幸福感”。

6.3 荒漠无人区建设自动气象站

该铁路沿线自然条件恶劣、气象观测站分布少，存在大面积气象资料空白区，使沙尘天气监测与研究有很大的局限性。若羌段大风日数最多、且末段次之，民丰段沙尘暴日数最多、和田段次之，洛浦段扬沙日数最多，所以在若羌、且末、民丰、和田段和洛浦段之间建设自动气象站，可实时监测灾害性天气的发生和发展规律，分析研判大风、沙尘天气形成的机理，做好直接导致沙尘天气的大风和干旱天气气候预测和预报工作，保证和若铁路运行安全。