1961—2012年西寧地區(qū)雷暴氣候變化特征分析

王敏++孔尚成++戴升

摘要 利用西寧地區(qū)4個測站雷暴觀測資料，分析了1961—2012年西寧地區(qū)初、終雷暴日及雷暴日數(shù)的氣候特征及其變化趨勢。結(jié)果表明：西寧地區(qū)為雷暴多發(fā)區(qū)，年平均雷暴日數(shù)為41.6 d，進(jìn)入1990年代雷暴日呈快速減少趨勢；初雷暴日提前，終雷暴日明顯推后；3—11月均有可能出現(xiàn)雷暴，主要出現(xiàn)在5—9月，占總雷暴日數(shù)的93.7%，6—8月為雷暴高發(fā)期，占總雷暴日數(shù)的67.5%，平均初雷暴日為4月25日，終雷暴日為10月3日；大通雷暴出現(xiàn)最早，西寧結(jié)束較晚。春季、秋季平均氣溫穩(wěn)定通過4～5 ℃的時間大致與初雷暴日和終雷暴日的時間相一致；西寧地區(qū)年雷暴日數(shù)于1997年發(fā)生突變。

關(guān)鍵詞 雷暴；初終日；氣候特征；突變檢驗；青海西寧；1961—2012年

中圖分類號 P446 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0211-03

Climatic Change Characteristics of Thunderstorm in Xining City During 1961-2012

WANG Min 1 KONG Shang-cheng 1 DAI Sheng 2

（1 Lightning Disaster Prevention Center in Qinghai Province，Xining Qinghai 810001； 2 Climate Center in Qinghai Province）

Abstract Using the thunderstorm observational data of 4 stations in Xining area，the climatic characteristics and change trends of beginning days，ending days and duration of thunderstorm during 1961-2012 in Xining area were analyzed. The results showed that Xining region was a thunderstorm prone area，the annual thunderstorm days was 41.6 d. In 1990s，thunderstorm days decreased rapidly，the beginning days of thunderstorm appeared in advance and ending days of thunderstorm significantly delayed. The thunderstorm might appear during March to November，and mainly occurred from May to September，which accounted for 93.7% of the total thunderstorm days. The thunderstorm′s high-incidence period was from June to August，in which the thunderstorm days accounted for 67.5% of the total thunderstorm days. The average beginning day of thunderstorm was April 25th，and the ending day was October 3rd. The earliest thunderstorm day appeared in Datong and the latest thunderstorm day appeared in Xining. The date of mean temperature of spring and autumn steadily pass 4-5 ℃ was in accordance with the beginning and ending days of the thunderstorm. The annual thunderstorm days in Xining City changed suddenly in 1997.

Key words thunderstorm；beginning and ending days；climatic characteristics；sudden change test；Xining Qinghai；1961-2012

雷暴的發(fā)生通常伴有各類災(zāi)害性天氣，如大風(fēng)、冰雹、雷電、陣雨等，給人民日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大影響[1-3]。尤其是雷擊事件的發(fā)生，常造成人員傷亡，損毀的電子設(shè)備和導(dǎo)致房屋電路失火的經(jīng)濟(jì)損失較大。青海省年均發(fā)生雷擊災(zāi)害3～4次，尤其是東部地區(qū)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，其受災(zāi)次數(shù)占全省的1/2左右。夏季是雷電災(zāi)害的高發(fā)期，6—7月發(fā)生的雷電災(zāi)害占全年的60%以上，而11月至翌年3月幾乎沒有發(fā)生。針對雷電災(zāi)害的巨大危害和頻繁的發(fā)生特點，根據(jù)西寧地區(qū)歷年雷暴觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，總結(jié)雷暴發(fā)生特點及變化規(guī)律，以期為氣象防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究資料

研究資料選擇1961—2012年西寧市4個氣象觀測站（西寧二十里鋪、湟源、大通、湟中）的氣溫、雷暴日數(shù)、起止日期、持續(xù)時間等地面觀測數(shù)據(jù)。當(dāng)日內(nèi)發(fā)生數(shù)次雷暴只統(tǒng)計為1個雷暴日，僅有閃電記錄（無雷暴記錄）不計入統(tǒng)計范圍。將4個觀測站的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，作為西寧地區(qū)整體情況。

1.2 分析方法

對52年的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計，分析西寧地區(qū)雷暴發(fā)生的變化情況，計算趨勢系數(shù)和氣候傾向率，分析雷暴日變化、年際、年代際、月際、季節(jié)分布特征，雷暴發(fā)生的初日、終日以及持續(xù)時期的特征，并進(jìn)行雷暴日數(shù)的突變檢驗，探討其歷年變化的趨勢與規(guī)律。其中，四季劃分如下：春季為3—5月，夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月至翌年2月。

2 結(jié)果與分析

2.1 雷暴日數(shù)的變化特征

2.1.1 雷暴日數(shù)的年代際變化。1961—2012年西寧地區(qū)雷暴日數(shù)的年代際變化情況如表1所示?？梢钥闯觯?2年來，西寧地區(qū)雷暴日數(shù)年代際分布存在差異，并且空間分布也不均衡。1970年代，西寧雷暴日數(shù)減少6.7 d，湟源增加0.5 d，其與地區(qū)也有減少；1980年代，西寧、湟中雷暴日數(shù)分別減少1.9、4.1 d，而湟源、大通則分別增加3.4、9.1 d，即南部地區(qū)減少、北部地區(qū)增加；1990年代至2000年代，西寧雷暴日數(shù)略微增加，其他地區(qū)減幅較大。

2.1.2 雷暴日數(shù)的相關(guān)系數(shù)分析。4個測站間年雷暴日相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計如表2所示，顯著性檢驗情況如表3所示?？梢钥闯觯髡灸昀妆┤兆兓厔葺^為一致。大通、湟中通過了0.001的顯著性檢驗，西寧通過了0.05的顯著性檢驗，湟源未通過0.10顯著性水平檢驗。從平均值來看，西寧地區(qū)雷暴日數(shù)的趨勢系數(shù)通過了0.001水平的顯著性檢驗，各站雷暴的變化基本受同一天氣系統(tǒng)的影響。西寧地區(qū)4個測站年雷暴日的趨勢系數(shù)均為負(fù)，平均氣候傾向率為-2.56 d/10年，說明西寧地區(qū)年雷暴日呈減少趨勢。與青海省比較，西寧地區(qū)平均年雷暴日數(shù)的減少趨勢明顯[2]。

2.1.3 雷暴日數(shù)的年際變化。1961—2012年西寧地區(qū)年雷暴日數(shù)年際變化趨勢如圖1所示。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃分[4-5]，年雷暴日>40 d以上的地區(qū)即為雷暴多發(fā)區(qū)?？梢钥闯觯鲗幍貐^(qū)為雷暴發(fā)生頻繁且年際變幅大。4個測站中，大通為雷暴高發(fā)地區(qū)，年雷暴日數(shù)接近60 d，湟源、湟中年雷暴日數(shù)均 >40 d，只有西寧年雷暴日數(shù)在30 d以下。對于西寧地區(qū)的平均水平而言，已經(jīng)超過40 d，但是年際變化較大，最少年份（2005年）與最多年份（1967年）之間相差32 d。

2.1.4 雷暴日數(shù)的月際變化。雷電受中尺度對流天氣系統(tǒng)影響而生，同時受到多方面因素的制約，如地形、天氣系統(tǒng)、盛行氣流、下墊面等[6-11]，其時效性和局地性特征明顯。1961—2012年西寧地區(qū)平均雷暴日數(shù)的月際分布如圖2所示（取4個站的平均值）?？梢钥闯觯鲗幍貐^(qū)1961—2012年雷暴出現(xiàn)在3—11月，與青海省的雷暴發(fā)生情況一致[2]。

2.1.5 雷暴日數(shù)的季節(jié)變化。如圖2所示，四季雷暴日數(shù)由多到少依次為夏季>秋季>春季>冬季，其平均雷暴日數(shù)分別為28.2、6.8、6.5、0 d，占全年雷暴總?cè)諗?shù)比例分別為67.8%、16.4%、15.3%、0。冬季未出現(xiàn)雷暴。

2.2 雷暴初、終日氣候特征

2.2.1 雷暴初、終日。雷暴初、終日對防雷設(shè)計、雷電檢測和預(yù)測預(yù)警具有重要意義，是非常重要的氣候指標(biāo)[6-11]。1961—2012年西寧地區(qū)雷暴初日、終日的年代際變化情況分別如表4、5所示?？梢钥闯觯?961—2012年西寧地區(qū)最早雷暴初日為1969年3月16日，出現(xiàn)在西寧市區(qū)；最晚雷暴終日為1977年11月13日，出現(xiàn)在西寧市區(qū)、湟中。1961—2012年西寧地區(qū)平均雷暴初日為4月25日，終日為10月3日，對比4個站的平均雷暴初、終日，平均最早初日和最晚終日均為大通，分別為4月18日、10月6日。

1961—2012年西寧地區(qū)平均雷暴初、終日年代際變化如圖3所示（取4個站的平均值）?？梢钥闯?，1960年代，西寧地區(qū)雷暴初日較早；1970年代變化較?。?980年代初日表現(xiàn)為稍有推遲，終日提前；2000年代雷暴初日和終日均提前。1961—2012年西寧地區(qū)雷暴初、終日的平均絕對變率如圖4所示。可以看出，西寧地區(qū)雷暴初、終日的變率明顯增大。

由于西寧地區(qū)雷暴初日略有推遲，而雷暴終日提前，所以近52年西寧地區(qū)雷暴期的變化不明顯。西寧地區(qū)平均雷暴期為163 d，大通最長為173 d，西寧市區(qū)最短為156 d。

2.2.2 雷暴初、終日的氣溫特征。雷暴是在適合的大氣環(huán)境中產(chǎn)生的，雷暴的初、終日除了受其他因素影響，主要影響因素是氣溫[5]。資料表明，雷暴初、終日與候平均氣溫的對應(yīng)關(guān)系上，4測站基本一致。計算歷年雷暴初、終日對應(yīng)的候平均氣溫值，可以看出雷暴初、終日與氣溫具有較高的相關(guān)性，如果各氣溫段上雷暴的初、終日出現(xiàn)的頻率>10%時，將該點氣溫值定為雷暴開始或終止的氣溫指標(biāo)。西寧地區(qū)初雷日的候平均氣溫為4～6 ℃，可以認(rèn)為當(dāng)春季平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃時為西寧地區(qū)雷暴初日的時間；因為終雷暴日的侯平均氣溫值為4 ℃左右，所以秋季平均氣溫穩(wěn)定通過4 ℃大致是終雷日的時間。

2.3 突變檢驗

氣候突變是普遍存在于氣候變化中的一個重要現(xiàn)象，是氣候預(yù)測和模擬要考慮的重要因素。目前對突變檢驗的方法較多，以下選用對氣候突變的檢驗比較客觀和準(zhǔn)確的Mann-Kendall法對1961—2012年西寧地區(qū)雷暴日數(shù)進(jìn)行突變檢驗。

經(jīng)對1961—2012年西寧地區(qū)雷暴日數(shù)突變檢驗，西寧地區(qū)1997年發(fā)生突變。以地區(qū)而言，大通、湟中分別在1999年、1997年發(fā)生突變，湟中早于大通，而西寧、湟源未發(fā)生突變。

3 結(jié)論

（1）西寧地區(qū)為雷暴多發(fā)區(qū)，年平均雷暴日數(shù)為41.6 d。西寧地區(qū)20世紀(jì)60年代為雷暴多發(fā)期，除20世紀(jì)80年代略有增加外，20世紀(jì)90年代、2001—2012年大幅減少。

（2）西寧地區(qū)在3—11月均有可能出現(xiàn)雷暴，5—9月雷暴日數(shù)占年雷暴日數(shù)的93%以上，6—8月為雷暴高發(fā)期，平均雷暴日數(shù)為28.2個，12月至翌年2月未出現(xiàn)過雷暴。

（3）西寧地區(qū)平均初雷日為4月25日，最早初雷日為3月12日，平均終雷日為10月3日，最晚終雷日為11月13日。大通雷暴出現(xiàn)最早，結(jié)束最晚。近52年初雷暴日提前，終雷暴日明顯推后，雷暴期變化不明顯。

（4）春季平均氣溫穩(wěn)定通過5 ℃時大致為雷暴初日的時間，秋季平均氣溫穩(wěn)定通過4 ℃大致是終雷日的時間。

（5）西寧地區(qū)1997年發(fā)生突變。以地區(qū)而言，大通、湟中分別在1999年、1997年發(fā)生突變，湟中早于大通，而西寧、湟源未發(fā)生突變。

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