阿拉善盟雷暴日時空分布特征及環(huán)流形勢總結(jié)

馬翠麗　　邱麗華　　寶樂爾

阿拉善盟氣象局

阿拉善盟雷暴日時空分布特征及環(huán)流形勢總結(jié)

馬翠麗邱麗華寶樂爾

阿拉善盟氣象局

利用阿拉善盟有氣象記錄以來近54年（1960～2013年）的雷暴資料，通過趨勢分析方法對阿拉善地區(qū)的雷暴特征進行分析，得出了阿拉善盟地區(qū)雷暴時空分布特征。并利用近13年（2001～2013年）的MICAPS資料，對雷暴發(fā)生時的天氣形勢總結(jié)分析，得出高空槽型、高空冷渦型、西風氣流型。

時空分布高空槽高空冷渦 西北氣

雷暴（Thunderstorms）是在大氣不穩(wěn)定時發(fā)生的伴有雷擊和閃電的局地對流性天氣，雷暴的產(chǎn)生以強烈的積雨云為依托，云中起電形成復(fù)雜機制，在冰晶由極化冰雹上碰撞彈回或云滴由極化雨滴上碰撞彈回的過程產(chǎn)生，與對流云同時出現(xiàn)，一般伴隨強烈的陣雨、暴雨或冰雹、龍卷風等，是強對流天氣的最顯著特征，是中小尺度對流性天氣系統(tǒng)［1］。雷暴氣候的特征具有較大的能量和較強的突發(fā)性，因此給人們的生產(chǎn)生活、人身安全和經(jīng)濟財產(chǎn)造成一定的威脅［2-3］。雷電災(zāi)害已被聯(lián)合國有關(guān)部門列為最嚴重的十種自然災(zāi)害之一，被中國電工委員會稱為“電子時代的一大公害［4］”。

目前，隨著我盟經(jīng)濟社會和城鄉(xiāng)建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑、人員聚集場所、電子通訊設(shè)備、煤化工、鹽化工和易燃易爆物品、化學危險品的生產(chǎn)、儲存設(shè)施等大量增加。據(jù)統(tǒng)計，每年均有出現(xiàn)雷擊造成計算機和通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓、設(shè)備設(shè)施和建筑物損壞等雷電災(zāi)害事故，2007年因雷擊造成1人死亡3人受傷的嚴重事故。

一、雷暴日氣候資料選取和分析方法

利用1960～2013年54年阿拉善盟9個測站的逐日氣象觀測資料，分析阿拉善盟雷暴日的年代際、年際、月際、日內(nèi)變化特征以及初終雷暴日變化特征。并根據(jù)雷暴出現(xiàn)時的天氣形勢，對其分型，分析各類型雷暴相應(yīng)環(huán)流形勢及各指數(shù)特征，為今后雷暴預(yù)報提供指導(dǎo)性作用。

記錄規(guī)定：以1天內(nèi)聽到1次或1次以上雷聲統(tǒng)計為1個雷暴日，只有閃電沒有雷聲不計其中，只要在這一天內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過雷暴，聽到過雷聲，而不論雷暴延續(xù)了多長時間，都視為一個雷暴日［5］。年暴日數(shù)為一年內(nèi)雷暴日數(shù)的總和，其中全盟年雷暴日數(shù)為全盟9測站全年雷暴日數(shù)之和，年平均值為全盟9測站雷暴日數(shù)之和除以年數(shù)；各測站年雷暴日數(shù)為單站全年雷暴日數(shù)之和，年平均值為單站年雷暴日數(shù)總和除以年數(shù)。

二、雷暴的時空分布特征

1.雷暴的年代際和年際變化特征

（1）雷暴平均年代際變化特征（全盟平均和各測站）。1960～2013年全盟雷暴日數(shù)統(tǒng)計分析可知：54年共發(fā)生雷暴日數(shù)2570天，平均47.59天/年；雷暴日數(shù)發(fā)生最多是在70年代，平均51.7天/年，最少是在20世紀，平均41.3天/年；1973年出現(xiàn)雷暴日數(shù)最多為72天；2010年雷暴日數(shù)出現(xiàn)最少，為26天。70年代后全盟雷暴日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。

1960～2013年各站雷暴日數(shù)統(tǒng)計分析可知：額濟納旗雷暴日數(shù)都是都是70年代最多，額濟納旗站點呈現(xiàn)一年際多一年際少的特點。阿右旗雷暴日數(shù)都是60年代最多，其中巴丹吉林呈現(xiàn)階梯式遞減，雅布賴呈現(xiàn)逐年遞減趨勢。阿左旗地區(qū)雷暴日數(shù)分布則不均勻，北部諾日公70年代雷暴日數(shù)最多，之后呈波動遞減趨勢，吉蘭泰80年代雷暴日數(shù)最多，各年際變化浮動小。烏斯太80年代雷暴日數(shù)最多，70年代到90年代基本持平，進入21世紀減少較明顯；巴彥浩特呈現(xiàn)波動遞增趨勢，進入21世紀雷暴日數(shù)明顯最多。

（2）雷暴平均年際變化特征。1960～2013年全盟雷暴日數(shù)呈逐年遞減趨勢（如圖1），線性變化為y= -0.2138x+53.473，即年雷暴日數(shù)以每10年減少2.1天的速度在下降。從各測站雷暴日數(shù)年際變化可以看出，各站雷暴日數(shù)都呈遞減的趨勢，其中拐子湖遞減最快，每10年減少1.87天，額濟納旗減少最慢，每10年減少0.35天。

各站雷暴日數(shù)出現(xiàn)最多天數(shù)和平均天數(shù)呈現(xiàn)相同變化趨勢。額濟納旗出現(xiàn)雷暴日數(shù)的最多天數(shù)、以及平均天數(shù)均較少，最多雷暴日數(shù)為15天，出現(xiàn)在1973年和1999年，平均雷暴天數(shù)為7.26天/年；巴彥浩特最多，最多雷暴日數(shù)為30天，出現(xiàn)在1988天，平均雷暴日數(shù)為17.24天/年。

年平均雷暴日數(shù)分布也可以看出，阿拉善盟東部地區(qū)雷暴日數(shù)發(fā)生較多，西部較少，西北部最少。

圖1 54年雷暴年際變化

2.雷暴月變化特征

從全盟54年各月雷暴特征分布可以看出：11月至次年2月均無雷暴發(fā)生。雷暴主要發(fā)生在 6～8月，站全年雷暴總數(shù)的80%，其中7月為出現(xiàn)雷暴日數(shù)最多，占全年的34%。從各站各月雷暴日數(shù)統(tǒng)計可看出：雷暴發(fā)生月份為3月～10月。各站1～7月出現(xiàn)雷暴日數(shù)增多，7～11月逐漸減少，7月份最多。同全年雷暴月分布相同。

3.雷暴日變化特征

將一天分為如下六個時間段：早晨5：00～8：00、上午8：00～11：00、中午11：00～14：00、下午14：00～17：00、傍晚17：00～20：00、夜間20：00～5：00。從雷暴發(fā)生時段分析可以看出，雷暴發(fā)生時間下午）發(fā)生最多，概率為34%，最少的是早晨概率為3%。

各站雷暴發(fā)生的時間分布與全盟雷暴發(fā)生的時間分布基本相同，雷暴主要發(fā)生在下午、傍晚、夜間。主要發(fā)生時段在下午。雅布賴、烏斯太、孿井灘發(fā)生在夜間多于傍晚，其他地區(qū)均是傍晚多于夜間。

從各月雷暴日內(nèi)分布特征可看出：11月至次年2月無雷暴發(fā)生，6、7、8三個月發(fā)生雷暴最多。下午到夜間雷暴發(fā)生次數(shù)最多，下午雷暴發(fā)生次數(shù)明顯多于其他時刻。7、8、9月夜間多于傍晚，其他時刻傍晚多于夜間。各月均是早晨發(fā)生雷暴次數(shù)最少。

4.初、終雷暴日的特征分析

阿拉善盟初雷日一般在3～5月份出現(xiàn)，平均初雷日期為4月22日。最早出現(xiàn)在1997年3月11日.最遲出現(xiàn)在1966年5月28日：終雷日一般出現(xiàn)在8～10月份，平均終雷日期在9月28日，最早出現(xiàn)在1974年8月31日。最遲出現(xiàn)在1980年10月23日。阿拉善盟4月1日前雷暴初日保證率11.11%。至5 月1日前雷暴初日保證率即上升為70.37%，表明初雷基本發(fā)生在4月。而9月20日雷暴終日保證率為29.63%，10月10日雷暴終日保證率上升為75.93%，表明終雷基本發(fā)生在9月上旬至10月上旬，即10月后基本不再有雷暴發(fā)生。

阿拉善盟雷暴的初、終日年際波動（如圖2）有著明顯的特征。從初雷日的年際變化來看，80年代開始，初雷日呈現(xiàn)逐漸提早的趨勢，90年代開始初雷日呈現(xiàn)逐漸推遲的趨勢。而終雷暴日則呈現(xiàn)緩慢推遲的趨勢。但變化速度明顯慢于初雷日變化速度。80年代到90年初代兩條變化曲線相聚最近，之后有明顯分散。

從持續(xù)期變化可以看出：最長雷暴期為1990年的198天，最短雷暴期為1963年和1966年的112天。平均雷暴期為160.37天。80年代到90年初代雷暴持續(xù)期較長，進入21世紀以后持續(xù)期呈現(xiàn)下降的趨勢。與前面分析一致。

從各測站初終雷暴日分析可以看出：額濟納旗初雷日平均發(fā)生時間在6月4～5日，終雷日的平均結(jié)束時問在8月25～27日；阿右旗初雷日平均發(fā)生時間在5月28～6月10日，終雷日的平均結(jié)束時間在8月31～9月1日；阿左旗初雷日平均發(fā)生時間在5月15日～5月21日，終雷日的平均結(jié)束時間在9月9～9月15日。巴彥浩特雷暴來的晚，結(jié)束的也晚。初雷日平均發(fā)生時間在6月10日，比全盟各測站總平均初雷日晚16天；終雷日的平均結(jié)束時間在9月16日，比全盟各測站總平均終雷日晚11天。上述分析可知：從初雷日看，西部地區(qū)來的晚，東部大部地區(qū)來的早，從終雷日看，西部地區(qū)結(jié)束的早，東部地區(qū)結(jié)束的晚。

圖2　　初、終雷暴日變化特征

5.天氣系統(tǒng)分析

雷暴天氣是否發(fā)生離不開大的天氣尺度背景環(huán)境條件，天氣系統(tǒng)是預(yù)報員在分析天氣時首先考慮的問題。根據(jù)阿拉善盟9個氣象（候）站的記錄，選取了2001年～2013年有資料記錄的90個大范圍雷暴過程，統(tǒng)計雷暴發(fā)生時的天氣系統(tǒng)，并對其分型。選取標準是一日內(nèi)阿拉善盟有3個或以上站有雷暴過程，或者連續(xù)幾日內(nèi)有超過五個站點發(fā)生雷暴。

雷暴天氣型：

綜合多種天氣資料將2001～2013年全盟大范圍雷暴天氣劃分為三類，見表1：

表1　2001年～2013年全盟大范圍雷暴天氣分型

（1）高空槽型。500hpa高空圖上，有高空槽影響阿盟地區(qū)，阿拉善盟位于高空槽前、高空槽后或受高空槽控制時定義為高空槽型。在41個高空槽型過程中，雷暴發(fā)生在高空槽前的最少，為9次，槽后的為13次，高空槽過境時最多，為19次。此類過程雷暴發(fā)生較為集中，持續(xù)時間短，大多數(shù)過程只持續(xù)一天，若高空槽過境時移動緩慢，可連續(xù)幾天有雷暴發(fā)生。500hpa和700hpa高空圖上多表現(xiàn)為受冷槽或冷中心影響，700hpa圖上存在明顯風切變或輻合中心，地面圖上雷暴區(qū)位于地面氣旋邊緣、倒槽頂部或者高低壓過渡區(qū)，氣壓梯度均較弱。地面氣旋中心或者高壓中心雷暴發(fā)生較少。高空槽前及高空槽過境時雷暴多發(fā)生在地面氣旋邊緣，高空槽后雷暴多發(fā)生在地面高壓邊緣。

（2）西北或偏西氣流型。500hpa等壓面圖上無明顯系統(tǒng)，阿拉善盟受西北氣流或偏西氣流控制時，此類天氣歸為西北氣流型。西北氣流型雷暴，分布不均勻，持續(xù)時間較長，常常連續(xù)幾日內(nèi)均有雷暴發(fā)生。溫度場上看，500hpa等壓面圖上有弱波動 （或小溫度槽），700hpa上多為暖中心控制，低層溫度、濕度較高，層結(jié)不穩(wěn)定度較大。有時伴有風場輻合或切邊，雷暴常發(fā)生在風場輻合和切邊附近。地面圖上雷暴區(qū)氣壓梯度較弱，多受地面氣旋影響，位于氣旋邊緣或弱低壓帶中。有時位于高低壓之間過渡區(qū)，極少受高壓影響。

（3）冷渦。500hpa有冷性閉合低壓影響阿拉善盟時稱為高空冷渦型，雷暴常發(fā)生在冷渦東南部或冷渦底部。500hpa圖上為冷槽，700hpa圖上雷暴區(qū)常位于冷暖空氣過度區(qū)或受暖中心控制，上冷、下暖的溫度差動平流，有利于層結(jié)不穩(wěn)定度的增大。地面圖上雷暴區(qū)常位于高低壓之間過渡區(qū)或受弱低壓帶控制，同西北氣流或偏西氣流型類似，極少受高壓影響。

［1］劉藜，周瑞榮，孫銳鋒等.緩釋肥料在辣椒上的應(yīng)用效果研究［C］.貴州省土壤學會2012年學術(shù)研討會論文集.貴陽：貴州省土壤學會，2012：5.

［2］劉藜，周瑞榮，孫銳鋒等.緩釋肥在辣椒上的應(yīng)用效果［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學，2011（10）：72-74，78.

［3］趙文英.微生物肥料在辣椒上的應(yīng)用效果［J］.中國果菜，2012（6）：21-22.

［4］黑龍江省雷暴日氣候特征分析.

［5］中國氣象局．地面氣象觀測規(guī)范［M］．北京：氣象出版社，2003．

［6］天氣預(yù)報技術(shù)與方法.