韶關(guān)市雷暴時空變化的特征分析

王文星，郭永婷，吳瑕，彭霽霽

韶關(guān)市雷暴時空變化的特征分析

王文星1，郭永婷2，吳瑕2，彭霽霽2

（1.仁化縣氣象局，廣東仁化512300；2.韶關(guān)市氣象局，廣東韶關(guān)512028）

利用韶關(guān)地區(qū)8個國家氣象觀測站1965—2013年逐日雷暴資料，采用數(shù)理統(tǒng)計、M-K突變檢驗、保證率計算、重現(xiàn)期計算等分析韶關(guān)雷暴的時空變化特征。結(jié)果表明：韶關(guān)地區(qū)雷暴空間分布總體上呈南多北少，年雷暴日數(shù)64.9～76.1 d，屬雷暴多發(fā)區(qū)；年雷暴日數(shù)總體呈減少趨勢，約以每年0.5 d的速度減少。雷暴活動具有明顯的季節(jié)變化，夏季雷暴數(shù)最多，春季次之，冬季最少。各地雷暴平均持續(xù)期在231～240 d，總體呈南短北長。50年一遇的雷暴初日普遍在1月中旬，終日在12月中旬末至下旬初之間；而5年一遇的雷暴初日普遍在2月，終日普遍在11月。

氣候?qū)W；雷暴；時空分布；韶關(guān)市

雷暴是大氣中的放電現(xiàn)象，常伴有強烈的陣雨或暴雨，有時伴有冰雹和龍卷風，屬強對流天氣系統(tǒng)，具有極強的破壞性和殺傷力，直接威脅著人們的生命和財產(chǎn)的安全。近年來，不少學者對各地的雷暴活動規(guī)律和氣候變化特征進行了大量研究，例如徐桂玉等［1］研究發(fā)現(xiàn)我國南方雷暴日有明顯的季節(jié)變化，空間分布呈自南向北遞減，總體呈減少趨勢等特點；毛慧琴等［2］通過分析雷暴與氣溫的相互關(guān)系，揭示了廣東省的雷暴主要由熱力條件引起；易燕明等［3］發(fā)現(xiàn)廣東雷暴日、閃電日都有明顯減少的趨勢，認為這是氣候變化的一個反映；李翠華等［4］指出清遠地區(qū)年雷暴日數(shù)呈現(xiàn)弱的減少趨勢，并存在多種時間周期尺度上的嵌套結(jié)構(gòu)；陳冰等［5］分析了化州雷暴氣候特征與ENSO的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)多雷暴年66.7%出現(xiàn)在ENSO事件影響年，少雷暴年大部分出現(xiàn)在非ENSO事件影響年。韶關(guān)地處廣東省北部，與湖南省、江西省交界，毗鄰廣西，是我國雷暴多發(fā)區(qū)之一［2］。盡管廣東在雷暴研究方面已取得了較多成果，但有關(guān)韶關(guān)地區(qū)雷暴活動的特征尚未有系統(tǒng)性的研究，本研究通過分析韶關(guān)地區(qū)8個國家氣象觀測站1965—2013年逐日雷暴資料，研究韶關(guān)地區(qū)多年來的雷暴活動特征，以期掌握雷暴氣候變化規(guī)律，為該地區(qū)防雷減災(zāi)提供科學依據(jù)。

1　資料與方法

1.1資料

利用韶關(guān)市曲江、樂昌、仁化、南雄、乳源、始興、翁源和新豐8個國家氣象觀測站1965—2013年逐日雷暴觀測資料。雷暴日是指1 d之內(nèi)記錄1次或數(shù)次雷暴作為1個雷暴日，只有閃電而無雷暴的不作雷暴日統(tǒng)計。根據(jù)韶關(guān)地區(qū)的氣候特點，春、夏、秋、冬4個季節(jié)分別按3—5、6—8、9—11、12—翌年2月來劃分。

1.2方法

采用數(shù)理統(tǒng)計、Mann-Kendall（M-K）突變檢驗、保證率計算、重現(xiàn)期計算等分析韶關(guān)雷暴的時空變化特征。雷暴初、終日保證率［6-8］，用經(jīng)驗頻率公式Pm=m/（n+1）×100%計算，其中m為雷暴初、終日在樣本中由前向后排列的序號；n為樣本數(shù)，Pm為保證率（%），即雷暴初、終日出現(xiàn)的累計頻率。重現(xiàn)期計算：采用皮爾遜-Ⅲ型分布［9-11］來計算雷暴出現(xiàn)初、終日的重現(xiàn)期。

2　韶關(guān)雷暴空間分布特征

2.1雷暴日空間分布

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）規(guī)定：地區(qū)雷暴日等級應(yīng)根據(jù)年平均雷暴日數(shù)劃分，宜劃分為少雷區(qū)（20 d及以下）、中雷區(qū)（大于20 d，不超過40 d）、多雷區(qū)（大于40 d，不超過60 d）和強雷區(qū)（超過60 d）4種。由表1可知，韶關(guān)各地區(qū)的年平均雷暴日數(shù)為64.9～76.1 d，按照標準，韶關(guān)全境均為強雷區(qū)。從雷暴日數(shù)空間分布來看，總體呈南多北少，南部的翁源、新豐年平均雷暴日數(shù)最多；中部的曲江次之；北部的5個地區(qū)雷暴日數(shù)較少，均低于各站的年平均值70.3 d。

表1　1965—2013年韶關(guān)地區(qū)各代表站年雷暴日氣候統(tǒng)計特征

2.2雷暴初、終日空間分布

雷暴出現(xiàn)的初、終日是很重要的氣候指標，不同保證率下的雷暴初、終日對農(nóng)業(yè)、旅游、交通運輸?shù)刃袠I(yè)具有重要意義。由統(tǒng)計（表略）可知，韶關(guān)各地多年平均雷暴初日出現(xiàn)在2月下旬，南部翁源、新豐的平均雷暴初日比其余地區(qū)偏晚，全市雷暴初日最早出現(xiàn)在1月初，最晚出現(xiàn)在4月下旬，80%保證率下出現(xiàn)在3月中旬至下旬初；平均雷暴終日出現(xiàn)在10月中旬，最早出現(xiàn)在9月初，最晚出現(xiàn)在12月底，80%保證率下出現(xiàn)在11月上旬末至中旬。雷暴初、終日之間的時間間隔稱為雷暴持續(xù)期，韶關(guān)各地雷暴平均持續(xù)期在231～240 d，總體呈南短北長特點（圖1）。

圖1　韶關(guān)地區(qū)雷暴平均持續(xù)期空間分布（單位：d）

南部的新豐、翁源雷暴平均持續(xù)期最短，分別為231、232 d，東北部南雄、始興雷暴平均持續(xù)期最長，分別為240、238 d。另外，各地雷暴初（終）日年際差異較大，最早雷暴初（終）日和最晚初（終）日相差3個半月左右，其中南部的翁源、新豐和北部的樂昌、仁化的最早雷暴初日與最晚初日的時間間隔比其余地區(qū)短10 d左右，說明上述地區(qū)雷暴初日出現(xiàn)的時間集中性更高。

3　韶關(guān)雷暴時間分布特征

3.1雷暴年際變化

由表1可知，韶關(guān)各地雷暴日數(shù)年際差異較大，以年平均雷暴日數(shù)最多的翁源為例，雷暴日數(shù)最多的年份（1975年）有120 d，最少的年份（2003年）僅有43 d，雷暴日數(shù)最大值是最小值的近3倍。韶關(guān)各地的年雷暴日數(shù)氣候趨勢系數(shù)和傾向率均為負值，表明韶關(guān)雷暴總體呈減少趨勢，大概以每年約0.5 d的速度減少。通過M -K突變檢驗（圖略），韶關(guān)各地年雷暴日數(shù)由多變少的時間主要出現(xiàn)在20世紀80年代中后期和90年代，平均突變時間在1989年，突變后比突變前年平均雷暴日數(shù)減少了近16 d。

3.2雷暴月、季變化

由圖2可知，韶關(guān)各地全年各月均能出現(xiàn)雷暴，但雷暴集中期主要在4—9月，各站4—9月平均雷暴日數(shù)為55.9～67.2 d，約占全年雷暴日數(shù)的85%。各站雷暴日數(shù)月變化趨勢一致，呈單鋒曲線變化，8月雷暴最多，月平均雷暴日數(shù)在13 d左右，約占全年雷暴日數(shù)的20%；12月雷暴最少，月平均雷暴日數(shù)在0.15 d以下，在1965—2013年中，12月份出現(xiàn)雷暴的概率約為12%。從月變化來看，每年3月開始雷暴日數(shù)逐漸增多，8月份達到最多后逐漸減少，每年12月至翌年1月雷暴日數(shù)最少。從各代表站月雷暴頻數(shù)曲線可以看出，韶關(guān)各月雷暴總體呈自南向北遞減，在5—9月，這種分布尤為明顯。

圖2　韶關(guān)地區(qū)各代表站月雷暴頻數(shù)曲線

由表2可知，韶關(guān)雷暴活動具有明顯的季節(jié)變化，夏季雷暴數(shù)最多，占全年雷暴數(shù)的53%左右；春季次之，占全年雷暴數(shù)的33%左右；冬季雷暴最少，僅占全年雷暴數(shù)的2%～3%。這種雷暴活動的季節(jié)分布特征，與影響華南地區(qū)的天氣系統(tǒng)變化及汛期時間和臺風活動相吻合。

3.3雷暴初、終日的重現(xiàn)期

雷暴初終日數(shù)的重現(xiàn)期是指雷暴初、終日之間的時間間隔（即持續(xù)期）在一段時間內(nèi)出現(xiàn)的極值，通過極值的計算能更好地提前做好雷暴的防御工作，對于氣象防災(zāi)、減災(zāi)有重要意義［6］。

由表3可知，韶關(guān)地區(qū)50年一遇的雷暴持續(xù)期極值在300～340 d之間，南部翁源、新豐，西北部樂昌的雷暴持續(xù)期比其余地區(qū)短半個月以上；20年一遇的持續(xù)期極值在283～324 d之間；10年一遇的持續(xù)期極值在280～307 d之間；5年一遇的持續(xù)期極值在258～281 d之間。也就是說對于防御5年一遇雷暴有8個半月到9個月、10年一遇雷暴有9到10個月、20年一遇雷暴有9個半月到11個月、50年一遇的雷暴有10到11個月。50年一遇的雷暴初日與終日較為集中，雷暴初日除南部新豐，西北部樂昌在2月初外，其余地區(qū)均在1月中旬，而雷暴終日除了翁源在11月上旬外，其余地區(qū)均在12月中旬末至下旬初之間，考慮到50年的影響，韶關(guān)地區(qū)應(yīng)做好全年的雷暴防御工作。而5年一遇的雷暴初日普遍在2月，終日普遍在11月，因此11月初至翌年2月初之間作為防雷設(shè)施檢查時間比較合適。

表3　1965—2013年韶關(guān)地區(qū)各代表站雷暴初、終日重現(xiàn)期

4　結(jié)論

1）韶關(guān)地區(qū)雷暴空間分布總體上呈南多北少，年平均雷暴日數(shù)較多，達64.9～76.1 d，屬雷暴多發(fā)區(qū)。雷暴日數(shù)年際差異較大，年雷暴日數(shù)最大值是最小值的3倍。另外，年雷暴日數(shù)總體呈減少趨勢，約以每年0.5 d的速度減少。

2）韶關(guān)各地全年各月均能出現(xiàn)雷暴，8月雷暴最多、12月雷暴最少。雷暴集中期主要在4—9月，各月雷暴總體上呈自南向北遞減，在5—9月，這種分布尤為明顯。另外，韶關(guān)雷暴活動具有明顯的季節(jié)變化，夏季雷暴數(shù)最多、春季次之、冬季最少。

3）韶關(guān)各地多年平均雷暴初日出現(xiàn)在2月下旬，80%保證率下出現(xiàn)在3月中旬至下旬初，南部翁源、新豐的平均雷暴初日比其余地區(qū)偏晚；平均雷暴終日出現(xiàn)在10月中旬，80%保證率下出現(xiàn)在11月上旬末至中旬。

4）韶關(guān)各地雷暴平均持續(xù)期在231～240 d，總體呈南短北長，南部的翁源、新豐年雷暴平均持續(xù)期比其余地區(qū)的短。另外，各地雷暴初（終）日年際差異較大，最早雷暴初（終）日和最晚初（終）日相差3個半月左右。

5）通過對雷暴出現(xiàn)初、終日重現(xiàn)期計算可知，韶關(guān)地區(qū)50年一遇的雷暴初日普遍在1月中旬，終日在12月中旬末至下旬初之間；而5年一遇的雷暴初日普遍在2月，終日普遍在11月。

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

［2］毛慧琴，宋麗莉，劉愛君，等.廣東省雷暴天氣氣候特征分析［J］.廣東氣象，2005，27（2）：7-9.

［3］易燕明，楊兆禮，萬齊林，等.近50年廣東省雷暴、閃電時空變化特征的研究［J］.熱帶氣象學報，2006，22（6）：21-28.

［4］李翠華，李陽斌，羅律.清遠地區(qū)近52年的雷暴氣候特征及環(huán)流背景［J］.廣東氣象，2015，37（4）：15-18.

［5］陳冰，李國龍，馬路金，等.化州雷暴氣候特征及其與ENSO的關(guān)系［J］.廣東氣象，2015，37（2）：32-36.

［6］朱舒曼，饒生輝，林鐸佳.中山市1956—2010年的雷暴氣候特征［J］.廣東氣象，2012，34（6）：38-41.

［7］謝文杰，葉小玲，甘錦蕾，等.1961—2013年新豐縣雷暴日數(shù)的氣候特征分析［J］.廣東氣象，2015，37（4）：38-40.

［8］林雪儀，陳潔雯，龍紅菊，等.恩平市1962—2010年雷暴的氣候特征［J］.廣東氣象，2012，34（6）：32-34.

［9］華東水利學院.水文學的概率統(tǒng)計基礎(chǔ)［M］.北京：水利出版社，1981：213-228.

［10］陳敦隆.海洋和科學研究中的概率與數(shù)理統(tǒng)計方法［M］.北京：海洋出版社，1984：151-315.

［11］屠其璞，王俊德，丁裕國，等.氣象應(yīng)用概率統(tǒng)計學［M］.北京：氣象出版社，1984：196-225.

Analysis of the Characteristics of Spatial and Temporal Variations of Thunderstorm in Shaoquan City

WANG Wen-xing1，GUO Yong-ting2，WU Xia2，PENG Ji-ji2
（1.Meteorological Bureau of Renhua County，Renhua 512300；2.Meteorological Bureau of Shaoquan City，Shaoquan 512028）

Using day-to-day data of thunderstorms from 1965 to 2013 at eight national observation stations in the Shaoguan area and with methods of mathematical and physical statistics，Mann-Kendal test，assurance rate and return period，we studied the spatial and temporal variations of the thunderstorm in the area.The result is shown as follows.In the Shaoquan area，the thunderstorm is generally more in the south than in the north with an annual occurrence of 64.9 to 76.1 days，belonging to a zone of frequent occurrence.The annual frequency of thunderstorm tends to decrease at a rate of 0.5 d generally.Varying with obvious seasonality，it is most active in summer，less active in spring and least active in winter.Lasting for 231 to 240 d on average，the thunderstorm generally occurs over shorter duration in the south than in the north.For the annually first（last）day of thunderstorms at the intensity of once every 50 years，it is usually in mid-January（between the middle and last 10 days of December）.For the annually first（last）day of thunderstorms at the intensity of once every 5 years，it is generally in February（November）.

climatology；thunderstorm；spatio-temporal distribution；Shaoguan City

P46

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.04.005

2015-12-10

王文星（1988年生），男，工程師，學士，主要從事預(yù)報服務(wù)工作。E-mail：659967520@qq.com