1999—2008年新疆雷暴活動(dòng)特征分析

秦賀，陳春艷，霍文，唐冶

（1.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002；2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002）

1999—2008年新疆雷暴活動(dòng)特征分析

秦賀1，陳春艷1，霍文2，唐冶1

（1.新疆氣象臺(tái)，新疆烏魯木齊 830002；2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所，新疆烏魯木齊 830002）

利用1999—2008年新疆地面氣象站的雷暴觀測(cè)資料，從雷暴日的年、季、月、日等方面分析新疆境內(nèi)雷暴活動(dòng)的時(shí)空分布特征，并針對(duì)南、北疆的氣候差異對(duì)比分析了雷暴活動(dòng)特征的異同。結(jié)果表明：1999—2008年新疆年雷暴日數(shù)存在小幅波動(dòng),雷暴主要發(fā)生在每年的4—10月，每天的17—20時(shí)。雷暴活動(dòng)存在一個(gè)沿天山南脈軸向?yàn)闁|北-西南向的帶狀高發(fā)區(qū)；南疆雷暴日數(shù)的年變化波動(dòng)較北疆明顯；夏、秋季南疆的雷暴日數(shù)多于北疆，尤其是秋季。

雷暴；特征；新疆

雷暴是大氣不穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)物，常伴有強(qiáng)烈的陣雨或暴雨，有時(shí)伴有冰雹和龍卷風(fēng)，其持續(xù)時(shí)間一般較短，強(qiáng)雷暴天氣往往會(huì)帶來(lái)災(zāi)害，如雷擊危及人身安全、電子器具直接遭雷擊或感應(yīng)雷的影響損壞、雷擊引起火災(zāi)等等。截止目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)雷電活動(dòng)的氣候統(tǒng)計(jì)特征展開了廣泛而深入的研究[1-12]，李照榮等人分析研究了西北地區(qū)的雷暴氣候特征，指出西北地區(qū)雷暴活動(dòng)差別很大，總的特征是高原和山區(qū)雷暴多，河谷、盆地和沙漠雷暴少，新疆西部天山南脈和天山山脈交接處、祁連山中部的南坡山區(qū)、青海東南與甘肅西南青藏高原山區(qū)為西北地區(qū)雷暴分布三大中心區(qū)[13]。馮桂力等利用1998—2000年山東雷電探測(cè)網(wǎng)獲取的云對(duì)地閃電資料，從閃電日變化、閃電強(qiáng)度、閃電密度、極性等方面，研究了山東地區(qū)的雷電分布特征，認(rèn)為云地閃電中負(fù)閃占絕大多數(shù)，閃電的發(fā)生有明顯的日變化，總體呈雙峰雙谷形式[14]。張敏鋒等利用閃電定向儀和時(shí)間到達(dá)法定位技術(shù)，分析了地閃的雷電流強(qiáng)度、回?fù)魯?shù)的氣候概率分布特征，以及雷電參數(shù)的日變化及其空間分布的氣候規(guī)律[15]。新疆地區(qū)雷暴特征和分布規(guī)律的研究工作大多針對(duì)某一區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行，高婧等對(duì)1961—2009年伊犁地區(qū)的雷暴氣候特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，指出伊犁地區(qū)6、7月雷暴出現(xiàn)頻率最高，南部雷暴多于北部，山區(qū)多于谷地，高值中心位于烏孫山脈南側(cè)的昭蘇一帶[16]；康偉等分析了1979—2008年新疆北部沿天山經(jīng)濟(jì)帶的雷暴氣候特征，指出30 a來(lái)北疆沿天山主要經(jīng)濟(jì)帶雷暴日數(shù)自西向東遞減，西部區(qū)域的雷暴持續(xù)期緩慢延長(zhǎng)，年雷暴日數(shù)在波動(dòng)中減少且西部區(qū)域年雷暴日數(shù)相對(duì)東部區(qū)域變幅大[17]。全新疆的雷暴活動(dòng)氣候特征只有包斌等利用1961—1999年新疆90個(gè)氣象站的閃電天氣現(xiàn)象資料進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)分析研究[18]。本文將對(duì)1999—2008年新疆雷暴活動(dòng)的氣候特征進(jìn)行相應(yīng)研究，為新疆地區(qū)雷暴天氣的深入研究提供基礎(chǔ)依據(jù)，并為新疆防雷減災(zāi)工作提供一定的理論依據(jù)。

1 資料與方法

本文選取1999—2008年新疆103個(gè)地面氣象站觀測(cè)資料，對(duì)新疆發(fā)生雷暴的日數(shù)及雷暴發(fā)生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。依據(jù)《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》，氣象日界為20：00時(shí)，在統(tǒng)計(jì)雷暴出現(xiàn)日數(shù)時(shí)，若某一次雷暴跨越20：00時(shí)，按兩個(gè)出現(xiàn)日計(jì)算；當(dāng)某一天雷暴出現(xiàn)兩次或以上時(shí)，按一個(gè)出現(xiàn)日計(jì)算。

2 新疆雷暴日的空間分布特征

由圖1可見，新疆雷暴活動(dòng)存在一個(gè)沿天山南脈軸向?yàn)闁|北-西南向的帶狀高發(fā)區(qū)，帶狀區(qū)內(nèi)從烏恰到柯坪、從拜城到巴音布魯克再到昭蘇為年雷暴日數(shù)大于30 d的高發(fā)中心；另外，在博州西部山區(qū)也存在一個(gè)雷暴高發(fā)區(qū)，這些雷暴高發(fā)區(qū)大都在山區(qū)，其中昭蘇是新疆雷暴發(fā)生最為頻繁的地區(qū)，其年雷暴日達(dá)79.5 d，其次為溫泉58.6 d、阿合奇57.6 d、柯坪46.3 d、巴音布魯克41.3 d、拜城41.1 d。而阿勒泰東部、炮臺(tái)—沙灣—阜康—木壘一線的北疆沿天山一帶、哈密東部和南部、吐鄯托盆地、巴州南部、阿克蘇東部和南部、和田以及喀什中部、南部為雷暴的低發(fā)區(qū)，年雷暴日數(shù)在10 d以下，其中烏魯木齊北部、喀喇昆侖山沿線、吐鄯托盆地及哈密南部和東部的年雷暴日數(shù)少于5 d，米泉、澤普、葉城、墨玉、洛浦、策勒、于田、托克遜、東坎和淖毛湖的年雷暴日數(shù)甚至不足2 d。

圖1 1999—2008年新疆年雷暴日數(shù)的空間分布

從新疆四季雷暴活動(dòng)的空間分布來(lái)看，每年3月中下旬開始便開始有雷暴活動(dòng)，在新疆伊犁河谷、博州西部、塔城北部以及克州、阿克蘇的西部春季雷暴日可達(dá)5～18 d，其中昭蘇春季平均雷暴日數(shù)為17.9 d，而在和田大部、巴州南部、吐鄯托盆地、哈密南部春季的雷暴日還不足1 d。隨著夏季的到來(lái)，雷暴的發(fā)生頻率逐漸增高，伊犁河谷、博州西部、巴州北部山區(qū)和阿克蘇、克州的西部夏季的年雷暴日數(shù)普遍增加至20～52 d，其中山區(qū)雷暴日數(shù)顯著多于平原，昭蘇為52.2 d，溫泉為45.9 d，阿合奇為41 d，柯坪為34 d。到了秋季，熱量條件逐漸減弱，新疆的雷暴活動(dòng)也隨之逐漸減少，雷暴日超過5 d的僅有伊犁河谷南部山區(qū)和克州的山區(qū)，最多的昭蘇也不過9.4 d，并且這些地區(qū)的雷暴絕大多數(shù)都出現(xiàn)在9—10月，到了深秋季節(jié)，新疆的雷暴活動(dòng)幾乎就銷聲匿跡了。

3 新疆雷暴活動(dòng)的時(shí)間變化

3.1 雷暴日的年、季變化特征

由圖2可見，1999—2008年期間,新疆的年雷暴日數(shù)在160 d上下波動(dòng)變化，最少的一年是2004年為145 d，次年雷暴日為這十年來(lái)最多的一年，達(dá)175 d。計(jì)算距平百分率發(fā)現(xiàn)，2005年、2004年分別位列第一、第二，但仍未達(dá)到10%，這也說(shuō)明這十年間新疆的雷暴日數(shù)處在一個(gè)相對(duì)比較平穩(wěn)的階段。從各季雷暴日分布情況來(lái)看，夏季是雷暴日數(shù)最多的季節(jié)，其次是春季，再次是秋季，這十年間的冬季新疆僅出現(xiàn)過一次雷暴天氣，時(shí)間為2003年的2月26日凌晨3時(shí)23分至39分。分析各季雷暴日的年變化發(fā)現(xiàn)，夏季新疆雷暴日數(shù)的變化很小，均在5天以內(nèi)上下浮動(dòng)，春、秋季較大，可達(dá)14～16天。另外我們可以看出，1999—2008年春季雷暴日數(shù)與年雷暴日數(shù)的變化有一致性。

圖2 1999—2008年新疆四季雷暴日數(shù)與年雷暴日數(shù)的變化

由于春季、秋季雷暴日數(shù)的年變化幅度較大，我們進(jìn)一步分析其距平百分率變化，這里定義距平百分率超過20%即為異常年份。分析發(fā)現(xiàn)2000年春季和2005年、2008年秋季雷暴日異常偏多，而2002年、2004年的秋季雷暴日異常偏少。

3.2 雷暴日的月變化特征

由圖3可見，新疆的雷暴主要發(fā)生在4—10月，尤其是在5—8月期間幾乎每天都有雷暴發(fā)生。進(jìn)入10月下旬新疆的雷暴活動(dòng)就明顯減少了，直到次年3月下旬雷暴天氣才開始逐漸增多，并且主要集中在阿克蘇、克州、巴州的山區(qū)。值得關(guān)注的是2005年3月23日這一天，在喀什、和田西部地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的雷暴。在1999—2008年間的12月和1月新疆從未出現(xiàn)過雷暴，這十年間最早的初雷日是2003年2月26日出現(xiàn)在巴州的輪臺(tái)縣，最晚的終雷日是2006年11月7日出現(xiàn)在伊犁河谷山區(qū)，2003年11月1日伊犁河谷的山區(qū)也出現(xiàn)了雷暴天氣，為次晚的終雷日。

圖3 1999—2008年新疆各月雷暴日數(shù)變化

3.3 雷暴活動(dòng)的日變化特征

統(tǒng)計(jì)分析各時(shí)次雷暴出現(xiàn)的站次發(fā)現(xiàn)（圖4），每日13時(shí)開始新疆的雷暴活動(dòng)逐漸增多，20時(shí)達(dá)到頂峰，之后逐漸減少，每日傍晚17—20時(shí)期間為新疆雷暴多發(fā)期，而00—13時(shí)雷暴活動(dòng)相對(duì)較少。進(jìn)一步分析雷暴持續(xù)時(shí)間可知，有53.67%的雷暴僅在觀測(cè)當(dāng)時(shí)發(fā)生而并未持續(xù)，持續(xù)時(shí)間為1～30 min的雷暴站次占總數(shù)的25.45%，31～60 min的占12.53%，持續(xù)3 h以上的雷暴10 a間共出現(xiàn)77站次，其中最長(zhǎng)的一次達(dá)450 min，發(fā)生在2005年8月27日阿合奇氣象站。

圖4 1999—2008年新疆雷暴數(shù)的日變化特征

分析每次雷暴發(fā)生時(shí)所伴隨的天氣現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，多數(shù)雷暴僅聞雷聲偶見閃電，并未伴隨其它天氣現(xiàn)象。而在同時(shí)伴有其它天氣現(xiàn)象的雷暴天氣中，以伴隨降水出現(xiàn)者居多，少數(shù)伴有冰雹，并且絕大多數(shù)發(fā)生在4月中下旬至9月。

4 南、北疆雷暴日數(shù)的異同分析

4.1年雷暴日數(shù)和四季雷暴日數(shù)的特征分析

由圖5可見，南疆雷暴日數(shù)的年變化波動(dòng)較北疆略明顯，除1999年和2000年外，其余年份南疆的雷暴日數(shù)均多于北疆，其中2003年、2005年和2008年分別比北疆多23 d、25 d和17 d。

圖5 1999—2008年南、北疆年雷暴日數(shù)變化

分析10 a平均的各季雷暴日數(shù)可知，春季北疆的雷暴日數(shù)略多于南疆，夏、秋季則是南疆的雷暴日數(shù)多于北疆，尤其是在秋季這一特征表現(xiàn)得更為明顯，原因是秋季南疆的熱量條件明顯優(yōu)于北疆。在這10 a內(nèi)的冬季，北疆未出現(xiàn)過雷暴，南疆也僅是輪臺(tái)在2003年2月26日出現(xiàn)過一次雷暴。

4.2 各月雷暴日數(shù)的特征分析

分析圖6可知，9月、10月和3月南疆的雷暴日數(shù)明顯多于北疆，尤其是9月其平均雷暴日數(shù)比北疆多6.5 d。但是在4月，北疆的雷暴日數(shù)比南疆多了近4 d，這其中一方面是由于這個(gè)時(shí)節(jié)北疆的冷暖空氣的交匯比南疆明顯，而南疆雖然熱量條件好，但是相對(duì)干燥，沒有較為有利的水汽條件也不易于形成雷暴。

5 雷暴活動(dòng)的環(huán)流特征

雷暴是大氣不穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)物，它的發(fā)生往往具有一些類似的環(huán)流背景特征。一般而言，在500 hPa附近的對(duì)流層中高層往往有冷槽或冷渦系統(tǒng)影響新疆，在中低層850 hPa有暖濕區(qū)與其上的干冷空氣相配合，700 hPa或850 hPa往往還存在風(fēng)的切變或輻合區(qū)。另外，在地面上有時(shí)可分析出冷鋒或中尺度的高壓。以2012年6月17日白天至夜間出現(xiàn)的一次大范圍雷暴天氣為例，這一天在伊犁河谷、塔城、北疆沿天山一帶、天山山區(qū)相繼出現(xiàn)了雷暴天氣，局部還伴有短時(shí)冰雹或強(qiáng)降水天氣。從6月17日08時(shí)的中尺度分析（圖7）可見，在雷暴天氣發(fā)生前，已經(jīng)可以從環(huán)流配置的情況看出一些對(duì)流性天氣將要發(fā)生的端倪：500 hPa冷槽控制新疆西部并有干舌自中亞南部一直向東北延伸至伊犁河谷、塔城一帶；700 hPa則有濕舌自巴爾喀什湖向東伸入伊犁河谷、塔城，同時(shí)在中天山一帶存在風(fēng)的輻合；而850 hPa上則可分析出中天山一帶的暖脊、伊犁河谷至塔城的濕舌、天山山區(qū)及塔城至烏魯木齊的風(fēng)切變；另外，在巴爾喀什湖附近存在一個(gè)中心強(qiáng)度為1 007.5 hPa的中尺度高壓。上述環(huán)流背景為對(duì)流性天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展提供了非常有利的條件，這也是雷暴天氣發(fā)生的常見環(huán)流特征。

圖7 2012年6月17日08時(shí)中尺度分析圖

6 小結(jié)

（1）1999—2008年期間新疆的年雷暴日數(shù)在160 d上下波動(dòng)變化，但距平百分率均小于10%，處在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的階段，年雷暴日數(shù)的變化與春季雷暴日數(shù)的變化有一致性；4—10月是新疆發(fā)生雷暴的主要月份，其中夏季是雷暴日數(shù)最多的季節(jié)，并且雷暴日數(shù)的年變化很小，春、秋季雷暴日數(shù)次多，且雷暴日數(shù)的年變化略大，冬季的12月和1月從未出現(xiàn)過雷暴；每日傍晚17—20時(shí)為新疆雷暴多發(fā)期，而00—13時(shí)雷暴活動(dòng)相對(duì)較少。

（2）新疆雷暴活動(dòng)存在沿天山南脈軸向?yàn)闁|北—西南向的帶狀高發(fā)區(qū)，帶狀區(qū)內(nèi)從烏恰到柯坪、從拜城到巴音布魯克再到昭蘇為年雷暴日數(shù)大于30 d的高發(fā)中心；另外，在博州西部山區(qū)也存在一年雷暴日數(shù)大于30 d的雷暴高發(fā)區(qū)。烏魯木齊北部、喀喇昆侖山沿線、吐鄯托盆地及哈密南部和東部的年雷暴日數(shù)少于5 d。

（3）南疆雷暴日數(shù)年變化幅度比北疆明顯，除1999年和2000年外，南疆的雷暴日數(shù)均多于北疆；春季北疆的雷暴日數(shù)略多于南疆，夏、秋季南疆的雷暴日數(shù)多于北疆，尤其是秋季。

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Characteristics of Thunderstorms Activity During 1999-2008 in Xinjiang

QIN He1，CHEN Chunyan1，HUO Wen2，TANG Ye1
（1.Xinjiang Uygur Autonomous Region Meteorological Observatory，Urumqi 830002，China；2.Institute of Desert Meteorology，China Meteorological Administration，Urumqi 830002，China）

According to the thunderstorms observation data during 1999 to 2008,spatial and temporal distribution of thunderstorms activity in Xinjiang was analyzed,and the thunderstorms which occurred in southern Xinjiang were contrasted with that in northern Xinjiang to obtain similarities and differences.The results show that annual thunderstorm days had small scale of fluctuation during 1999 to 2008 in Xinjiang.Thunderstorms mainly occurred at 17 to 20 pm from April to October every year.There was an obvious northeast to southwest thunderstorm zone along the southern Tianshan Mountains.The fluctuation of annual thunderstorm days was more significant in southern Xinjiang than in northern Xinjiang.The number of thunderstorm days in southern Xinjiang was obviously larger than that in northern Xinjiang during summer to autumn,particularly in autumn.

thunderstorm；characteristics；Xinjiang

P468

B

1002-0799（2013）06-0063-05

10.3969/j.issn.1002-0799.2013.06.010

2011-07-11；

2012-07-10

新疆維吾爾自治區(qū)氣象局青年氣象科研基金（200923），中國(guó)氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)（CMAYBY2012-070）共同資助。

秦賀（1983-），女，工程師，從事中短期、短臨天氣預(yù)報(bào)工作。E-mail：qinhemail@126.com