新疆阿勒泰地區(qū)雷暴時空分布特征分析

張 建，李健麗，黃曉華，李新豫

（阿勒泰地區(qū)氣象局，新疆阿勒泰 836500）

新疆阿勒泰地區(qū)雷暴時空分布特征分析

張 建，李健麗，黃曉華，李新豫

（阿勒泰地區(qū)氣象局，新疆阿勒泰 836500）

利用阿勒泰地區(qū)7個氣象站1961—2010年雷暴觀測資料，采用線性趨勢、變異系數(shù)、Morlet小波分析等方法對該地區(qū)近50a雷暴的時空分布及變化特征進行分析，結果表明：近50年阿勒泰地區(qū)雷暴的月變化呈單峰型分布，7月為峰值，5—8月為雷暴集中發(fā)生期；該地區(qū)年雷暴由西南向東北逐漸減少，西部多于東部；雷暴大致呈減少趨勢，年際波動較大；1980年代以前，雷暴以8a為顯著周期，1980年代后13a周期最為顯著。

雷暴；時空分布；顯著周期；阿勒泰地區(qū)

雷暴是大氣層結不穩(wěn)定并產(chǎn)生強烈的對流時，云與云或云與地之間的放電過程，常伴有強烈的雷電活動以及大風、暴雨和冰雹等，是夏季的主要氣象災害之一［1－2］。雷電災害是 “國際減災十年委員會”公布的最嚴重的十種自然災害之一［3］。早在80年代初中國氣象學者就開始對雷暴活動作了一些研究和探討。陳思蓉等［4］對中國雷暴發(fā)生概率的空間分布和影響雷暴發(fā)生的因子等做了詳細分析；針對西北地區(qū)的雷暴活動，李照榮［5］等分析指出，西北地區(qū)雷暴夏季最強，春秋次之，冬季幾乎無雷暴發(fā)生；馮建英［2］等認為西北地區(qū)雷暴在空間分布上高原和高山雷暴最多，平川和盆地最少。新疆的不少學者也針對當?shù)乩妆┑臍夂蛱卣鳌r空變化等作了大量的研究［6－12］，但以上研究都有一定的地域性，關于阿勒泰地區(qū)雷暴的氣候特征研究的還較少，本文針對該區(qū)域的雷暴特征展開研究，給出該區(qū)域雷暴的時空分布及時間演變特征，以期能夠?qū)υ搮^(qū)域的防雷減災提供科學依據(jù)。

1 資料和方法

采用阿勒泰地區(qū)7個國家級氣象站 （阿勒泰、吉木乃、哈巴河、布爾津、福海、富蘊、青河）1961—2010年逐月雷暴觀測資料，以20時為日界，24h內(nèi)只要記錄有雷暴即為一次雷暴（次），全區(qū)總雷暴頻次為各站之和 （站次），全區(qū)平均雷暴頻次為7站平均 （次）；氣候均值計算時段為1961—2010年。根據(jù)該地區(qū)氣候及農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)特點，11月至翌年3月劃分為冬季，4—5月為春季，6—8月為夏季，9—10月為秋季。

采用線性回歸、變異系數(shù)、Molet小波變換等方法［13－15］，對阿勒泰地區(qū)近50a雷暴進行統(tǒng)計分析。

2 雷暴的氣候統(tǒng)計特征

2.1 空間分布

采用克里格插值方法，繪制近50a阿勒泰地區(qū)雷暴頻次空間分布圖 （圖1），總體表現(xiàn)為：由西南向東北逐漸減少，西部 （吉木乃、哈巴河、布爾津）多于東部 （富蘊、青河）。吉木乃年平均雷暴頻次為21.8次，居全地區(qū)之首，這主要是因為吉木乃夏季午后易產(chǎn)生對流天氣造成的［12－15］；其次為哈巴河，雷暴頻次為18.4次；富蘊最少，僅10.9次。

圖1 1961—2010年阿勒泰地區(qū)年均雷暴頻次空間分布

2.2 月分布

阿勒泰地區(qū)平均雷暴頻次的月變化總體呈單峰型分布，各站分布基本與全區(qū)平均一致 （圖略）。5—8月為雷暴集中發(fā)生期；7月雷暴最多，月平均6.7次，占全年雷暴頻次的41%；6月次之，平均雷暴頻次為4.4次，占全年雷暴頻次的27%；第三是8月，3.6次，占全年雷暴頻次的22.4%。冬季幾乎沒有雷暴發(fā)生 （3月個別站發(fā)生雷暴）；4月、9月和10月全區(qū)平均雷暴頻次各站都不足1次。

2.3 極值分布

表1為近50a來阿勒泰地區(qū)年雷暴頻次極值的分布情況?？梢钥闯?，阿勒泰地區(qū)年雷暴頻次最多的年份為20世紀60年代 （青河出現(xiàn)在70年代），其中吉木乃站最多為41次，最少為富蘊站，僅26次。雷暴頻次最少的年份相對分散，哈巴河、吉木乃、布爾津、青河各站均出現(xiàn)在20世紀70年代，阿勒泰、富蘊兩站出現(xiàn)在21世紀初，福海站在20世紀80年代。其中最少的站為富蘊站，僅1次雷暴。

表1 1961—2010年阿勒泰地區(qū)年雷暴頻次極值分布

3 雷暴變化趨勢

3.1 趨勢特征

表2為阿勒泰地區(qū)各站各月雷暴頻次的氣候傾向率，從線性變化趨勢看，全區(qū)平均雷暴頻次大致呈減少趨勢。近50a來，全區(qū)平均雷暴頻次以1.82次/10a的速率遞減；吉木乃減少趨勢最為顯著，達2.74次/10a；其次為福海，為2.31次/10a；布爾津減少趨勢最緩，為0.96次/10a。各站的線性趨勢均通過α＝0.05的顯著性檢驗。

表2 1961—2010年阿勒泰地區(qū)各站雷暴頻次線性趨勢 次/10 a

對7站各月雷暴頻次線性傾向率的分析表明，僅雷暴較少的4月和9月無明顯的增、減趨勢特征，其余各月雷暴均呈一致減少趨勢。5月僅福海站通過α＝0.05的顯著性檢驗；6月吉木乃、青河通過顯著性檢驗，其中吉木乃的減少速率最大，其次為青河；7月除布爾津外，各站均通過α＝0.05的顯著性檢驗，阿勒泰減少速率最大，為1.11次/10a，布爾津僅為0.32次/10a，減速最為緩慢；8月吉木乃的減少速率最大，為0.63次/10a，通過顯著性檢驗，其余各站均未通過α＝0.05的顯著性檢驗。全區(qū)平均與各站各月變化趨勢基本一致，4月增加趨勢不顯著，僅6月、7月通過顯著性檢驗，其中7月減少速率最大。

3.2 年際和年代際變化特征

表3 1961—2010年阿勒泰地區(qū)雷暴頻次的變異系數(shù)

圖2為阿勒泰地區(qū)年平均雷暴頻次的年際和年代際變化曲線圖。從圖2可以看出，阿勒泰地區(qū)雷暴頻次年際波動較大，雷暴出現(xiàn)最多年為1976年，達28.1次，最少年為1974年，僅有8.9次，20世紀70年代雷暴頻次變化最為劇烈。進入21世紀以來，除2005年雷暴頻次超過歷年平均外，其余各年均在平均值以下波動。50a中年雷暴頻次超過25次的只有5a，分別為1961、1963、1973、1976和1984年；而全年不足10次的年份僅有2a，分別是1974年和1997年。

從年代際變化來看雷暴頻次呈逐年代減少趨勢。60年代最多，達21.2次；90年代以前雷暴頻次均在平均值以上波動；2000年代后，雷暴銳減，僅為13次，與60年代相差達7.8次。

4 雷暴的周期變化特征

為了進一步研究近50a來阿勒泰地區(qū)雷暴的變化周期，對其時間序列進行小波分析。圖3為1961—2010年阿勒泰地區(qū)年平均雷暴頻次Morlet小波系數(shù)實部，圖中正值表示雷暴偏多期，負值表示雷暴偏少期。等值線的疏密及絕對值大小反映了雷暴頻次的震蕩強度 （振幅大?。┘爸芷谛盘柕膹娙?。由圖可見，阿勒泰地區(qū)雷暴頻次存在準32a的長周期，在此周期上主要經(jīng)歷了 “少—多—少—多”的交替演變，但并不顯著。1960年代到1970年代，雷暴頻次以8a周期最為顯著；1980年代到2000年代以13a周期最為顯著，并且在這個時期雷暴頻次存在 “少—多—少—多—少”的交替演變，1980年代初、1990年代中期和2000年代后期雷暴為偏少時段，1980年代中期到1990年代初、1990年代后期到2000年代初為雷暴偏多時期。

圖3 1961—2010年阿勒泰地區(qū)雷暴頻次Morlet小波變換系數(shù)實部分析

5 結論

（1）阿勒泰地區(qū)雷暴頻次的月變化呈單峰型分布，以7月為峰值，5—8月為雷暴集中發(fā)生期。雷暴頻次最多的年份，除青河為70年代外，各站均為60年代，其中吉木乃最多。雷暴出現(xiàn)最少的年份相對分散。

（2）阿勒泰地區(qū)年雷暴空間分布總體表現(xiàn)為：由西南向東北逐漸減少，西部多于東部。吉木乃平均雷暴頻次居全區(qū)之首，這主要是因為吉木乃夏季午后易產(chǎn)生對流天氣造成的；富蘊雷暴為全地區(qū)最少。各月雷暴頻次的空間分布與年平均雷暴頻次的空間分布基本相同。

（3）全地區(qū)雷暴大體呈減少趨勢。近50a來，全地區(qū)平均雷暴頻次以1.82次/10a的速率遞減，吉木乃減少趨勢最為顯著，其次為福海，布爾津減少趨勢最緩。雷暴頻次的年際波動較大，空間分布較多的地區(qū)，年際變化較小，而雷暴較少的地區(qū)，年際變化卻較大。雷暴呈逐年代減少趨勢，60年代最多，2000年代最少。

（4）Morlet小波分析表明，1980年代以前，雷暴頻次以8a周期最為顯著，1980年代以后13a周期最為顯著，并且在這個時期雷暴頻次存在 “少—多—少—多—少”的交替演變，1980年代初、1990年代中期和2000年代后期雷暴為偏少時段，1980年代中期到90年代初、1990年代后期到2000年代初為雷暴偏多時期。

［1］劉梅，魏建蘇，俞劍蔚，等.近57a江蘇省雷暴日時、空分布氣候特征 ［J］.氣象科學，2009，29 （6）：827－832.

［2］馮建英，陳佩璇，梁東升 .西北地區(qū)雷暴的氣候特征及其變化規(guī)律 ［J］.甘肅科學學報，2007，19 （3）：71－74.

［3］高留喜，楊成芳，馮桂力，等 .山東省雷暴時空變化特征 ［J］.氣候變化研究進展，2007，3（4）：239－242.

［4］陳思蓉，朱偉軍，周兵 .中國雷暴氣候分布特征及變化趨勢 ［J］.大氣科學學報，2009，32（5）：704.

［5］李照榮，康鳳琴，馬勝萍 .西北地區(qū)雷暴氣候特征分析 ［J］.災害學，2005，20 （2）：83－88.

［6］劉軍，陳萬江，楊軍 .博州雷暴的時間變化和周期 ［J］.沙漠與綠洲氣象，2009，3 （2）：35－37.

［7］張家寶，史玉光 .新疆氣候變化及短期氣候預測研究 ［M］.北京：氣象出版社，2002：162－166.

［8］王旭，馬德榮 .新疆雷暴天氣過程分型 ［J］.新疆氣象，2002，25 （1）：8－9.

［9］保爾漢江·買買提.2000—2009年新疆雷電災情分析 ［J］.干旱區(qū)研究，2011，28 （2）：301－305.

［10］高婧，井麗軍，李新東，等.新疆塔城地區(qū)雷暴時空分布及變化特征 ［J］.干旱區(qū)地理，2010，33 （1）：37－44.

［11］艾力·買買提明，阿吉古麗·沙依提，何清，等 .阿克蘇地區(qū)雷暴時空變化特征 ［J］.中國沙漠，2012，32 （4）：1110－1118.

［12］趙斐，葛新力 .阿勒泰地區(qū)雷暴的氣候特征分析 ［J］.沙漠與綠洲氣象，2012，6 （3）：58－61.

［13］白松竹，李煥，田忠峰.阿勒泰地區(qū)氣溫日較差的氣候變化特征 ［J］.氣象與環(huán)境學報，2012，28 （2）：77－80.

［14］白松竹，李春芳，王磊 .近45年5—9月阿勒泰地區(qū)強降水氣候變化趨勢與突變特征 ［J］.暴雨災害，2009，28 （1）：84－87.

［15］劉蕊，楊青 .新疆雨季降水量的小波分析及其與ENSO的相應關系 ［J］.沙漠與綠洲氣象，2008，2 （5）：15－19.

P468

A

張建，李健麗，黃曉華，等 .新疆阿勒泰地區(qū)雷暴日時空分布特征分析 ［J］.陜西氣象，2014（4）：29－32.

1006－4354 （2014）04－0029－04

2014－02－13

張建 （1970—），男，漢族，青海西寧人，助理工程師，從事防雷檢測及研究。