西藏自治區(qū)雷暴時(shí)空分布特征

羅骕翾，許永彬

(1．西藏自治區(qū)防雷中心，西藏拉薩850000;2．南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院，江蘇南京210044)

西藏氣象觀測(cè)站點(diǎn)很稀少，特別是有人工觀測(cè)的常用氣象站點(diǎn)僅有38個(gè)，臺(tái)站建站時(shí)間不一致，最早有資料站點(diǎn)為1954年，拉薩站建站時(shí)間為1955年。從2014年開(kāi)始，西藏地區(qū)各站點(diǎn)不再人工觀測(cè)雷暴天氣現(xiàn)象，所以分析歷史區(qū)域的雷暴特征對(duì)于了解西藏雷暴分布及特征具有重要意義。筆者在此利用西藏地區(qū)38個(gè)氣象臺(tái)站的年、月、日、時(shí)等各個(gè)時(shí)段的雷暴資料，分析了西藏地區(qū)雷暴的空間分布與時(shí)間分布特征、雷暴日和西藏氣候的關(guān)系以及年雷暴日的氣候突變和異常年等氣候特征。

1 資料和方法

1．1 資料來(lái)源和數(shù)據(jù)說(shuō)明 雷暴數(shù)據(jù)用西藏自治區(qū)38個(gè)氣象站的雷暴觀測(cè)資料。在分析雷暴空間分布以及日、月時(shí)間尺度特征和雷暴初日、終日、初終間隔特征時(shí)采用中國(guó)氣象局規(guī)定的1981～2010年資料作為平均值;在分析年雷暴日特征、氣候突變、異常年時(shí)用的是西藏地區(qū)拉薩、那曲、林芝、昌都、聶拉木、獅泉河6個(gè)代表站的歷年數(shù)據(jù)(臺(tái)站觀測(cè)起始年至2013年)。這6個(gè)代表站分布在西藏各個(gè)氣候帶里面，能反映西藏地區(qū)不同氣候帶狀況下雷暴的空間和時(shí)間特征。

1．2 方法

1．2．1 年雷暴日氣候傾向率。使用一次線性方程表征年雷暴日氣候傾向率，即Y=a0+a1t，式中，Y是年雷暴日，t是時(shí)間;a1是線性趨勢(shì)項(xiàng)，用a1×10來(lái)表示年雷暴日每10年的氣候傾向率［1］。

1．2．2 年雷暴日氣候突變。年雷暴日的氣候突變方法采用Mann－Kendall法［2］，是非參數(shù)無(wú)分布檢驗(yàn)法。此方法不受樣本必須遵從某一分布的限制，也不受個(gè)別異常值的干擾。方法中構(gòu)造2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)UF與UB，如果UF和UB曲線在臨界值范圍內(nèi)相交，表示序列有突變點(diǎn)。給定顯著性水平α下的檢測(cè)臨界值為U，如果|UF|或|UB|＞|U|，則表示序列存在明顯的趨勢(shì)變化。

1．2．3 年雷暴日的異常年。距平超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差的2倍以上是世界氣象組織用來(lái)對(duì)氣候異常進(jìn)行判別的2種方法之一，在此將距平大于標(biāo)準(zhǔn)差的2倍作為分析年雷暴日異常年的異常標(biāo)準(zhǔn)。

2 西藏雷暴空間分布特征

2．1 雷暴日數(shù)的年分布特征及區(qū)劃 西藏全區(qū)年雷暴日數(shù)為8～85 d，雷暴日數(shù)分布不均，跨度大，呈中部多、東西部少的分布規(guī)律(圖1)。全區(qū)平均47．0 d，以索縣最多，為85 d，其次是貢嘎，年雷暴日數(shù)為82 d，波密最少，僅有8 d。90°～92．5°E是多雷暴區(qū)，年雷暴日數(shù)在70 d以上;東部和西部地區(qū)在20 d以下。西藏自治區(qū)氣候類型復(fù)雜，垂直高度變化大，有溫暖半濕潤(rùn)高原季風(fēng)氣候地區(qū)、溫暖半干旱高原季風(fēng)氣候地區(qū)、干旱高原季風(fēng)氣候地區(qū)、寒冷半濕潤(rùn)高原季風(fēng)氣候地區(qū)等。由圖1可見(jiàn)，西藏西部干旱高原季風(fēng)氣候地區(qū)和西藏東部的溫暖半濕潤(rùn)地區(qū)的雷暴日數(shù)偏少，但沿江地區(qū)大部分地區(qū)和藏北一帶那曲地區(qū)雷暴日數(shù)較多。這樣的雷暴日數(shù)分布形式和西藏地區(qū)氣候類型是對(duì)應(yīng)的，那曲地區(qū)和沿江一線地區(qū)輻射強(qiáng)、蒸發(fā)量大、對(duì)流明顯，且那曲地區(qū)冷空氣來(lái)源充足，沿江一線受孟加拉灣的水汽和北方冷空氣的共同作用;西藏西部的阿里地區(qū)雖然蒸發(fā)量大，但降水量太少，缺乏水汽輸送，而西藏東部地區(qū)雖然水汽條件較好，但輻射不強(qiáng)，對(duì)流不如沿江和那曲地區(qū)明顯［3］。

根據(jù)中國(guó)氣象局對(duì)雷暴的劃分標(biāo)準(zhǔn)［4］，對(duì)西藏雷暴區(qū)進(jìn)行區(qū)劃。由圖2可見(jiàn)，少雷暴區(qū)，年雷暴日數(shù)＜20 d，主要包括林芝地區(qū)大部、阿里地區(qū)南部、聶拉木、錯(cuò)那、八宿等;中雷暴區(qū)，年雷暴日數(shù)在20～49 d，主要包括昌都地區(qū)大部、阿里地區(qū)大部、日喀則地區(qū)西南部等;多雷暴區(qū)，年雷暴日數(shù)在50～69 d，主要包括那曲地區(qū)西部、山南地區(qū)大部、日喀則地區(qū)東部及丁青、昌都等;強(qiáng)雷暴區(qū)，年雷暴日數(shù)在70 d以上，主要包括那曲地區(qū)中東部、拉薩市大部及貢嘎、乃東、日喀則、江孜等縣市。

2．2 雷暴日的季節(jié)空間分布特征

2．2．1 春季。西藏春季雷暴日為0．9 ～14．6 d，全區(qū)平均7．0 d，占全年雷暴日數(shù)的14．8%。拉薩市大部、山南地區(qū)河谷地帶、那曲地區(qū)東部以及林芝地區(qū)雷暴日數(shù)在10 d以上，阿里地區(qū)、日喀則地區(qū)西部、昌都地區(qū)南部和林芝地區(qū)東南部少于5 d。

(4) 新增換乘廳可減緩換乘客流對(duì)于既有標(biāo)準(zhǔn)站的沖擊，同時(shí)減弱換乘長(zhǎng)通道給乘客在行進(jìn)過(guò)程中帶來(lái)的不適感，從而營(yíng)造兩站舒適便捷的換乘空間。同時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮新增換乘客流對(duì)原進(jìn)、出站客流的影響，以及綜合換乘便捷性、改造難度、施工工期等因素來(lái)確定最優(yōu)改造方案。

2．2．2 夏季。夏季是西藏雷暴最多的季節(jié)，全區(qū)平均32．1 d，占全年雷暴日數(shù)的68．0%。對(duì)于空間分布而言，日喀則最多，達(dá)53．7 d，聶拉木最少，僅有2．0 d;那曲地區(qū)、沿雅江一線河谷在25 d以上，林芝地區(qū)大部、南部邊緣地區(qū)不足10 d。雷暴最少的地區(qū)為普蘭、聶拉木、錯(cuò)那、帕里、波密、米林、察隅，不足 10 d。

2．2．3 秋季。秋季是第二多雷暴季節(jié)，全區(qū)平均8．1 d，占全年雷暴日數(shù)的17．1%，其分布與夏季基本相同。索縣雷暴日最多，達(dá)18．1 d，最少的普蘭僅為0．3 d。那曲地區(qū)、沿雅江一線大部和昌都地區(qū)西北部雷暴日在10 d以上，林芝地區(qū)東南部、阿里地區(qū)西南部雷暴日極少，不足1 d。

2．2．4 冬季。西藏冬季很少或甚至不發(fā)生雷暴，全區(qū)平均僅有0．04 d。聶拉木平均雷暴日數(shù)最多，為0．3 d;林芝平均雷暴日數(shù)為0．2 d，多出現(xiàn)在2月份。

2．3 雷暴初日、終日和間隔日數(shù)分布特征 西藏雷暴初日在3月中旬～6月上旬，其中東南部、南部邊緣地區(qū)的雷暴初日為最早，在4月上旬之前;那曲地區(qū)大部、沿雅江一線大部雷暴初日在4月中下旬，昌都地區(qū)雷暴初日在4月中旬～5月下旬;阿里地區(qū)雷暴初日出現(xiàn)在5月下旬～6月上旬，是西藏雷暴出現(xiàn)最晚的地方;聶拉木雷暴初日最早為3月11日，獅泉河雷暴初日最晚為6月1日(圖3a)。西藏雷暴的終日在8月中旬～10月中旬;雷暴終日以林芝地區(qū)、阿里地區(qū)、南部邊緣地區(qū)結(jié)束的最早，其余地區(qū)雷暴終日在9月下旬～10月中旬(圖3b)。西藏大部分地區(qū)的初、終雷暴日間隔日數(shù)在120 d以上，其中沿江東段到林芝、那曲東部、昌都北部在180 d以上;阿里地區(qū)和昌都中、南部地區(qū)間隔日數(shù)相對(duì)較短;林芝間隔日數(shù)最長(zhǎng)，達(dá)214 d，而獅泉河最短，僅94 d。

2．4 年雷暴日數(shù)極大值分布特征 由圖4可見(jiàn)，西藏年雷暴日數(shù)極大值與年雷暴日數(shù)分布相似，中部多、東西部少。最大值118 d，出現(xiàn)在索縣(1974年);其余超過(guò)100 d有4個(gè)站，分別為日喀則100 d(1962年)、墨竹工卡105 d(1998年)、江孜107 d(1977年)、丁青103 d(1965年);最小值僅有18 d，出現(xiàn)在波密(1984年);其他各站年雷暴日數(shù)極大值為20～100 d。

2．5 閃電密度 從圖5可看出，年總閃密度西藏全區(qū)平均89．0 個(gè)/(km2·a)，索縣最大，達(dá) 223．9 個(gè)/(km2·a)，普蘭最小，為4．0個(gè)/(km2·a)。那曲地區(qū)、沿雅江一線大部年總閃密度＞100個(gè)/(km2·a)，阿里地區(qū)大部、林芝地區(qū)東南部、聶拉木、隆子、八宿等地小于10個(gè)/(km2·a);其他多數(shù)站為20～50個(gè)/(km2·a)。

3 西藏雷暴時(shí)間分布特征

3．1 日變化特征 由表1可見(jiàn)，全區(qū)雷暴主要出現(xiàn)在13:00～20:00，占總數(shù)的 98%，03:00～12:00僅占總數(shù)的2%。13:00～次日02:00為昌都地區(qū)以及沿江一線雷暴天氣的高發(fā)時(shí)段，14:00～20:00以及02:00是林芝地區(qū)和南部邊緣地區(qū)雷暴天氣的高發(fā)時(shí)段，阿里地區(qū)主要出現(xiàn)在12:00～次日05:00，而那曲地區(qū)主要出現(xiàn)在12:00～次日03:00。西藏雷暴具有出現(xiàn)過(guò)程短、頻次多的特點(diǎn)。高原上不僅雷暴日數(shù)多，且在同一個(gè)雷暴日內(nèi)閃電出現(xiàn)次數(shù)頻繁。一般一個(gè)雷暴日內(nèi)可出現(xiàn)5次閃電，多的可達(dá)9次放電過(guò)程以上。但雷暴持續(xù)時(shí)間較短，有60%以上的雷暴持續(xù)時(shí)間在30 min以內(nèi)，昌都地區(qū)、南部邊緣地區(qū)以及林芝的大部分地區(qū)甚至達(dá)70% ～80%。

3．2 月變化特征 分析全區(qū)各代表站月雷暴日數(shù)(圖6)可見(jiàn)，西藏雷暴日主要出現(xiàn)在4～10月，占全年雷暴日數(shù)的90%，個(gè)別地方達(dá)100%。西藏部分地方在冬季水汽條件好且日照強(qiáng)度大，配合北方冷空氣入侵則對(duì)流明顯，有積雨云產(chǎn)生，因此也有雷暴發(fā)生，發(fā)生地區(qū)主要是東部地區(qū)和南部邊緣地區(qū)，這些地區(qū)在圖上代表站分別為林芝、昌都、聶拉木。全區(qū)月雷暴日分布呈單峰型，4月份全區(qū)雷暴日數(shù)開(kāi)始明顯增多，沿江一線(拉薩)、那曲地區(qū)、昌都地區(qū)、阿里地區(qū)(獅泉河)在7、8月份達(dá)到峰值，隨后月雷暴日數(shù)明顯下降。拉薩和那曲的月雷暴日分布曲線非常類似;林芝地區(qū)、南部邊緣地區(qū)(聶拉木)則在4月份達(dá)到峰值，這兩地區(qū)的月雷暴日分布曲線非常相近。

表1 西藏各地區(qū)雷暴出現(xiàn)時(shí)間

3．3 年變化特征 從西藏各代表站年雷暴日數(shù)的氣候傾向率(表2)可知，拉薩、林芝地區(qū)年雷暴日數(shù)呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，但沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)(圖7a);而其他地區(qū)則表現(xiàn)出不同程度的減少趨勢(shì)，那曲、昌都、聶拉木均通過(guò)了0．01的極顯著性檢驗(yàn)水平，其中那曲地區(qū)減少趨勢(shì)最為明顯，為2．9 d/10a(圖7b)。

4 西藏年雷暴日的氣候突變

采用Mann－Kendall法計(jì)算各個(gè)地區(qū)的年雷暴日氣候突變，結(jié)果表明，林芝地區(qū)UF與UB曲線無(wú)交點(diǎn)，所以無(wú)突變發(fā)生;拉薩、獅泉河等雖然UF與UB曲線有相交點(diǎn)，且在兩臨界值之內(nèi)，但2條曲線后來(lái)的值均未超過(guò)臨界值，確定無(wú)氣候突變;南部邊緣地區(qū)的聶拉木于1998年UF與UB曲線相交，并于2005年超過(guò)臨界值，2005～2013年處于顯著偏少時(shí)段;那曲1983年發(fā)生突變，一直到2013年處于年雷暴日偏少狀態(tài)，1990年以后UF曲線超過(guò)臨界值，偏少趨勢(shì)顯著，確定為偏少的時(shí)間段(圖8a);昌都地區(qū)1979年UF與UB線相交后于1985年超過(guò)臨界線且大部分UF曲線值低于2．56，所以昌都在1985年以后雷暴日非常顯著偏少(圖8b)。

表2 西藏各地區(qū)年雷暴日數(shù)傾向率

5 西藏年雷暴日的異常年分析

從1961～2013年西藏各地區(qū)年雷暴日異常年分析(表3)來(lái)看，全區(qū)異常年在各個(gè)年代均有分布，且既有異常偏多，也有異常偏少?？傮w來(lái)說(shuō)，異常偏多年出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代前，而異常偏少出現(xiàn)在80年代后;大部分異常年在歷史序列的53年中出現(xiàn)2次，平均為26年左右出現(xiàn)一次。

表3 1961～2013年西藏各地區(qū)年雷暴日異常年

6 小結(jié)

(1)沿江一線的大部分地區(qū)和那曲地區(qū)是青藏高原上雷暴最多的地區(qū)。索縣的平均年雷暴日數(shù)最多，達(dá)85 d;其次是貢嘎，年雷暴日數(shù)為82 d;波密最少，僅有8 d。

(2)全區(qū)雷暴主要出現(xiàn)在13:00～20:00，占總數(shù)的98%。西藏地區(qū)雷暴具有出現(xiàn)次數(shù)頻繁、生命史短的特點(diǎn)，一般一個(gè)雷暴日內(nèi)可出現(xiàn)5次雷暴。但閃電持續(xù)過(guò)程較短，有60%以上的閃電持續(xù)時(shí)間在30 min以內(nèi)。

(3)西藏雷暴日主要出現(xiàn)在4～10月，占全年雷暴日數(shù)的90%，個(gè)別地方達(dá)100%。全區(qū)月雷暴日分布呈單峰型，沿江一線(拉薩)、那曲地區(qū)、昌都地區(qū)、阿里地區(qū)(獅泉河)在7、8月份達(dá)到峰值，而林芝地區(qū)、南部邊緣地區(qū)(聶拉木)則在4月份達(dá)到峰值。拉薩和那曲、林芝和聶拉木的月雷暴日分布曲線分別十分類似。

(4)那曲、昌都、聶拉木的年雷暴日數(shù)氣候傾向率表現(xiàn)為減少，其中那曲地區(qū)減少趨勢(shì)最為明顯，為2．9 d/10a。

(5)那曲地區(qū)和昌都地區(qū)分別在1990～2013、1985～2013年呈現(xiàn)年雷暴日顯著偏少趨勢(shì)。

(6)總體來(lái)說(shuō)年雷暴日異常偏多年出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代前，而異常偏少出現(xiàn)在80年代后，異常年平均為26年左右出現(xiàn)一次。

［1］魏鳳英．現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)［M］．北京:氣象出版社，1999．

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［3］羅骕翾，強(qiáng)巴卓嘎，楊勇．西藏自治區(qū)雷暴時(shí)空分布特征［J］．西藏氣象，2009(1):17－20．

［4］楊志剛，杜軍，劉玲，等．西藏自治區(qū)氣象災(zāi)害氣候圖集(1961－2008年)［M］．北京:氣象出版社，2011:3．