1961—2010年平塘縣雷暴活動(dòng)的變化特征統(tǒng)計(jì)分析

謝亞玲，錢家松，焦乘乘，李青建

(1.貴州省平塘縣氣象局，貴州 平塘 558300;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

1961—2010年平塘縣雷暴活動(dòng)的變化特征統(tǒng)計(jì)分析

謝亞玲1，錢家松1，焦乘乘1，李青建2

(1.貴州省平塘縣氣象局，貴州 平塘 558300;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

利用平塘縣氣象站1961—2010年的雷暴觀測(cè)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)和一元線性回歸擬合等方法，分析平塘縣50來的雷暴氣候變化特征。結(jié)果得到：平塘縣年雷暴日數(shù)較多，年際變化較大，且呈現(xiàn)波動(dòng)減少趨勢(shì)，從季節(jié)劃分分析得到，除冬季外，其它季節(jié)均有不同程度地減少。分析50 a的月平均雷暴日得到雷暴多發(fā)生在4—8月，多年月平均雷暴日呈現(xiàn)單峰型，峰值出現(xiàn)在8月;雷暴初終日出現(xiàn)的年際變化較大，即雷暴持續(xù)期年際變化較大，得到90%保證率的雷暴初日出現(xiàn)在3月下旬，90%保證率的雷暴終日出現(xiàn)在12月上旬。

平塘縣;雷暴;雷暴日數(shù);氣候變化

1 引言

雷暴是一種災(zāi)害性天氣，是由于積雨云中、云間、云地之間產(chǎn)生一定的電位差而出現(xiàn)的放電現(xiàn)象，并伴隨雷聲，通常還伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等惡劣天氣。隨著越來越多各種信息化的電氣設(shè)備的使用，雷暴造成的損失也日益加劇。本文分析平塘縣從有雷暴記錄以來雷暴氣候特征，增加對(duì)本地雷暴發(fā)生規(guī)律的了解，以期預(yù)防雷電事故的發(fā)生。

平塘縣位于黔南布依族苗族自治州南部，106°40'～107°27'E，25°30'～26°07'N 之間，處于云貴高原東南坡向廣西丘陵過渡地帶，地勢(shì)由北向南逐漸傾斜，大致為西北高東南低，海拔落差大，是復(fù)雜的喀斯特地形，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，無霜期長(zhǎng)。

2 資料和方法

本文對(duì)平塘縣一般氣象站1961—2010年共計(jì)50 a的雷暴觀測(cè)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析平塘縣雷暴的年際變化、月變化以及雷暴初終日，從而得出平塘縣雷暴日數(shù)的氣候變化特征。

雷暴日表征不同地區(qū)雷電活動(dòng)的頻繁程度。是指某地區(qū)1 a中有雷電放電的天數(shù)，1 d中只要聽到1次以上的雷聲就算1個(gè)雷暴日T。根據(jù)雷電活動(dòng)的頻度和雷害的嚴(yán)重程度，我國(guó)把年平均雷暴日數(shù)T＞90的地區(qū)叫做強(qiáng)雷區(qū)，T≥40的地區(qū)為多雷區(qū)，15≤T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)，T≤15的地區(qū)為少雷區(qū)。

3 雷暴的時(shí)間分布特征

3.1 雷暴年代際變化特征

統(tǒng)計(jì)平塘縣1961—2010年50 a的雷暴觀測(cè)資料，得到平塘縣平均每年有52.9個(gè)雷暴日，根據(jù)中國(guó)氣象局有關(guān)雷暴日數(shù)的規(guī)定，平塘縣屬于多雷區(qū)。分析圖1平塘縣50 a雷暴距平分布圖得到雷暴日數(shù)年際變化較大，最多年份為1979年，比平均值多25個(gè)，最少年份為2007年，比平均值少27個(gè);從圖1中還可以得到1998年之前雷暴日數(shù)基本上是正距平，而之后基本為負(fù)距平;若以雷暴日數(shù)距平值大于10 d為多雷暴年，小于10 d的為少雷暴年，從圖1中也可以得到1998年之前有55%的多雷暴年，而之后無多年雷暴年，且少雷暴年占58%。

圖2為平塘縣1961—2010年年雷暴的5 a滑動(dòng)平均圖，從圖1和圖2中可以看出1961—2010年平塘縣年雷暴日數(shù)在波動(dòng)中呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，尤其是進(jìn)入上世紀(jì)90年代之后雷暴日數(shù)遞減趨勢(shì)明顯。張敏峰［1］等研究也曾指出，近30a來我國(guó)大部分地區(qū)平均雷暴頻數(shù)在波動(dòng)中減少，減少最多的地區(qū)為我國(guó)東南沿海地區(qū);徐桂玉［2］等也對(duì)我國(guó)南方雷暴的氣候特征的研究結(jié)果表明：我國(guó)南方雷暴自20世紀(jì)70年代初至90年代中期的變化的總體趨勢(shì)是逐漸減少的。

圖1 平塘縣1961—2010年年雷暴日數(shù)距平變化趨勢(shì)圖

圖2 平塘縣1961—2010年年雷暴日數(shù)5 a滑動(dòng)平均圖

為了更好地分析1961—2010年平塘縣年雷暴日的變化特點(diǎn)，對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間系列雷暴變化規(guī)律可以用氣候趨勢(shì)系數(shù)、氣候趨勢(shì)傾向以及氣候傾向率來分析雷暴在氣候變化中的升降程度。定義氣候趨勢(shì)系數(shù)為n年的雷暴日數(shù)系列與自然數(shù)列1，2…，n的相關(guān)系數(shù)，如果以rxy表示雷暴的氣候趨勢(shì)系數(shù)，則定義rxy為;

其中，n為年數(shù)，xy為第y年雷暴日數(shù)為雷暴日數(shù)的平均值=(n+1)/2，rxy的正(負(fù))值表示雷暴日數(shù)在計(jì)算的時(shí)間內(nèi)有線性增(減)的趨勢(shì)。而符合自由度n-2的t分布，從而可以檢驗(yàn)這種趨勢(shì)是否顯著［3］。

年雷暴日數(shù)的趨勢(shì)定量化可用一次線性方程表示，即：

其含義表示雷暴日數(shù)xy與時(shí)間y之間的關(guān)系，其中回歸系數(shù)b表示雷暴的氣候趨勢(shì)傾向。b＞0表示雷暴有增加的趨勢(shì)，b＜0表示雷暴有減少的趨勢(shì)，而且|b|的大小反映上升或下降的速率，本文把10 b稱為氣候傾向率［4］。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，平塘縣50 a年平均雷暴的變化參數(shù)為：rxy=-0.47，b=-0.394 8，a=62.927 4. 經(jīng)檢驗(yàn)rxy通過0.01信度檢驗(yàn)。說明平塘縣區(qū)域的50 a的年雷暴日數(shù)存在明顯的減少趨勢(shì)，其氣候傾向率為 -3.9d/10a，即平塘縣每 10a雷暴日數(shù)減少4d。

為了解平塘縣各個(gè)季節(jié)雷暴日數(shù)的變化趨勢(shì)，利用公式(2)計(jì)算平塘縣各個(gè)季節(jié)雷暴日數(shù)系列變化規(guī)律，得到各個(gè)季節(jié)雷暴氣候傾向率如表1。

表1 平塘縣50 a各個(gè)季節(jié)的雷暴日變化氣候傾向率

從表1可以看到平塘縣各個(gè)季節(jié)的雷暴變化與年雷暴日的變化趨勢(shì)相同，除了冬季都有不同程度的減少，其中春季和夏季減少趨勢(shì)基本相同，均為每10 a減少1.8 d，而秋季減少趨勢(shì)較弱，冬季則有弱的增加。

圖3 平塘縣1961—2010年雷暴日月平均變化圖

3.2 雷暴的月變化

圖3為平塘縣1961—2010年50 a的雷暴日數(shù)各月平均分布圖，分析圖3得到，平塘縣各月都有可能出現(xiàn)雷暴，多年月平均雷暴日數(shù)分布呈現(xiàn)單峰型，雷暴活躍期一般開始于3月，雷暴集中出現(xiàn)在3～9月，總計(jì)月平均雷暴日為49個(gè)，占全年雷暴日的93%;其中4～8月雷暴日數(shù)最多，50 a平均累計(jì)出現(xiàn)41.6個(gè)雷暴日，占年平均出現(xiàn)次數(shù)的79%;尤其7、8月份雷暴日數(shù)達(dá)到全年最高，總計(jì)為19.6 d，占年平均出現(xiàn)次數(shù)的37%。其次10、11、12、1和2月份50 a累計(jì)出現(xiàn)4.1個(gè)雷暴日，僅占年平均7.7%，而11、12和1月出現(xiàn)的雷暴更少，50 a平均累計(jì)為1.3個(gè)雷暴日，占全年的3%。

可見平塘縣雷暴集中出現(xiàn)在3～9月，其中7、8月雷暴出現(xiàn)的概率最高;而其它月份雷暴出現(xiàn)的概率較小;11、12和1月份幾乎無雷暴。

平塘縣多年各月平均雷暴日數(shù)的分布，與大型的環(huán)流季節(jié)變化相對(duì)應(yīng)，3月南方暖濕氣流開始加強(qiáng)，而北方的冷空氣有所減弱，常體現(xiàn)為靜止鋒控制，冷暖空氣交匯，大氣呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，加之貴州為明顯的喀斯特地形，容易形成局地不穩(wěn)定層結(jié)，所以雷暴開始活躍。

7、8月份貴州省常受西太平洋副熱帶高壓的控制，在其下沉氣流控制下，會(huì)造成持續(xù)的高溫天氣，積聚不穩(wěn)定能量，加之貴州地形，就容易形成熱對(duì)流，造成局地不同強(qiáng)度的雷暴。冬季貴州省通常為單一的冷空氣控制，層結(jié)較為穩(wěn)定，所以雷暴出現(xiàn)的概率偏小。

3.3 雷暴初終日的變化

把某地1 a中第1次和最后1次聞雷的日期為該地的雷暴初日和終日。雷暴的初終日是很重要的氣象要素。統(tǒng)計(jì)1961—2010年的平塘縣雷暴觀測(cè)資料得到平塘縣初雷最早出現(xiàn)為1980年1月1日，最晚為1966年4月15日;終雷的最晚時(shí)間為12月30日，出現(xiàn)在1992年，最早結(jié)束為9月7日，出現(xiàn)在1971年和2003年。所以雷暴初終日出現(xiàn)的時(shí)間間隔相差較大，可達(dá)4個(gè)月。而雷暴初、終日之間的日數(shù)稱為雷暴持續(xù)期，由此可得平塘縣雷暴持續(xù)期年際變化較大，統(tǒng)計(jì)資料得平塘縣雷暴50 a平均持續(xù)期為249 d，占全年的68%;2004年的雷暴持續(xù)期最長(zhǎng)，為354 d;最短持續(xù)期為1976年的153 d。

雷暴出現(xiàn)的初、終日期是很重要的氣候指數(shù)，不同保證率下雷暴初終日對(duì)工程建設(shè)、旅游、交通等有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率公式計(jì)算50 a內(nèi)相應(yīng)時(shí)段的雷暴初終日出現(xiàn)的保證率，如表1和表2，分析可得平塘縣的雷暴多年初日普遍出現(xiàn)在2月中旬。90%保證率下初日出現(xiàn)在3月下旬。雷暴多年終日普遍在11月中旬，90%年份雷暴的終日出現(xiàn)在12月上旬。

表2 平塘縣50 a雷暴初日保證率

表3 平塘縣50 a雷暴終日保證率

4 結(jié)論及雷暴防范

①從雷暴的年際變化得到，平塘縣1961—2010年年平均雷暴日數(shù)為52.9 d，屬于多雷區(qū)，且雷暴日數(shù)呈波動(dòng)減少的趨勢(shì)，其氣候線性傾向率為-4.7d/10 a，且從上世紀(jì)90年代以后年雷暴日數(shù)減少趨勢(shì)更為明顯。

②從雷暴的月季變化分析得到，平塘縣每月都有可能出現(xiàn)雷暴，多年月平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)單峰型，峰值出現(xiàn)在8月，雷暴集中出現(xiàn)在3—9月，占全年雷暴日的92%;其它月份10、11、12、1和2月份，僅占年平均7.7%。雷暴日數(shù)的月分布與控制貴州省的大型環(huán)流相對(duì)應(yīng)。

③初雷和終雷的出現(xiàn)的時(shí)間變化較大，最大時(shí)可達(dá)4個(gè)月，即雷暴持續(xù)期年變化也較大。通過統(tǒng)計(jì)分析50 a的雷暴初終日出現(xiàn)的時(shí)期，可得到90%保證率下初日出現(xiàn)在3月下旬。90%年份雷暴的終日出現(xiàn)在12月上旬。

④當(dāng)雷暴發(fā)生時(shí)應(yīng)盡量避免到室外活動(dòng)，在戶外若遇雷暴來不及躲避時(shí)，不要靠近鐵塔、煙囪、電線等高大物體，更不要躲在大樹下避雨。不要讓自己成為周圍較高的物體。最好是蹲在干燥、地勢(shì)較低處有絕緣功能的物體上，并且兩腳并攏，使兩腳之間不會(huì)產(chǎn)生電位差。

［1］ 張敏峰，馮霞.我國(guó)雷暴天氣的氣候特征［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，1998，14(2)：156-162.

［2］ 徐桂玉，楊修群.我國(guó)南方雷暴的氣候特征研究［J］.氣象科學(xué)，2001，21(3)：299-307.

［3］ 施能，魯健軍，朱乾根.東亞冬、夏季風(fēng)百年強(qiáng)度及其氣候變化［J］. 南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，19(2)：168-177.

［4］ 葉殿秀，張強(qiáng)，鄒旭愷.三峽庫區(qū)雷暴氣候變化特征分析［J］. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2005，14(3)：37-39.

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1003-6598(2012)02-0030-03

2011-10-12

謝亞玲(1986—)，女，助工，主要從事地面氣象測(cè)報(bào)工作。