張家口市雷暴氣候變化特征

趙海江 姜海靈

摘 ?要：利用張家口市1960—2013年近54年以來的地面氣象觀測站雷暴觀測資料，采用線性擬合、氣候傾向率、M-K突變檢驗等方法對該市雷暴氣候特征進行分析研究。結(jié)果表明：張家口市屬于中雷區(qū)范圍，近54年來張家口市雷暴日大約以1.21d/10a的傾向率減少。夏季雷暴日大約以1.29d/10a的傾向率減少，是雷暴日逐年減少主要原因，其中7月雷暴日減少最為明顯。54年中張家口市雷暴日存在兩個關鍵的減少突變點，突變點分別發(fā)生在1971年與1998年。雷暴在NW方向出現(xiàn)最多，以E、SE方向最少;在SE方向消散最多，以NW、W方向最少。

關鍵詞：雷暴日 ?氣候特征 ?保證率 ?張家口

中圖分類號：P427.321 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（c）-0054-04

Abstract： Observation data of the thunderstorm and its accompanied weather from Zhangjiakou ground meteorological station nearly 54 years from 1960 to 2013 were statistically analyzed by linear fitting， climate trend rate， M-K test and so on. The results showed that： The average annual thunderstorm days in Zhangjiakou city was in the moderate thunderstorm range. Nearly 54 years， thunderstorm day was reducing at the rate of about 1.21d/10a in the city. That summer thunderstorm day was reducing at the rate of about 1.29d/10a caused the reduction of the annual one. In the summer， thunderstorm day of July reduced most significantly. There are two key points of abrupt reduction，which occurred in 1971 and 1998，on the change of thunderstorm days in Zhangjiakou in Recent 54 years. The thunderstorms occurred mostly in the NW direction， with the least in E and SE direction， and dissipated mostly in SE direction， with the least in NW and W direction.

Key Words： Thunderstorm day; Climatic characteristics; Assurance rate; Zhangjiakou

雷暴是指積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象， 表現(xiàn)為閃電兼有雷聲， 有時亦可只聞雷聲而不見閃電的天氣現(xiàn)象[1]。

近年來關于雷暴氣候方面的研究較多[2-10]，針對張家口市雷暴的長序列氣候變化趨勢方面的研究很少，因此，該文采用氣候傾向率、M-K突變檢驗等方法對張家口市雷暴氣候變化特征進行詳細分析，以期為該市防雷減災工作提供決策依據(jù)。

1 ?資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

選取1960—2013年近54年以來的張家口市地面氣象觀測站雷暴觀測資料作為研究對象，數(shù)據(jù)經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗。冬、春、夏、秋四季分別為前年12月至當年2月、3～5月、6～8月和9～11月。

1.2 研究方法

雷暴日數(shù)變化趨勢：利用線性傾向估計方法計算， 以傾向值表示變化程度， 單位為d/10a;M-K突變檢驗方法，即通過計算正、反向樣本序列的統(tǒng)計量UF和UB，然后利用兩者的變化特點分析樣本序列的變化趨勢。UF≥0表明序列呈上升趨勢，UF≤0則表明呈下降趨勢，UF=0表示持平，而且當UF值超過1.96臨界線時，表示顯著上升或顯著下降。如果UF和UB兩條曲線出現(xiàn)交點，且交點在臨界線之間，則交點對應的時刻便是突變開始的時間。

2 ?結(jié)果分析

2.1 年雷暴日年變化特征

圖1揭示了張家口市1960—2013年逐年雷暴日變化趨勢，近54年張家口市平均年雷暴日為37.7d，屬于中雷區(qū)范圍[12]。由圖可以看到，雷暴日大值區(qū)集中在60、80及90年代，尤其是80年代中后期年雷暴日明顯偏多，70年代發(fā)生雷暴次數(shù)相對偏少。最大年雷暴日出現(xiàn)在1970年，為50d;其次是1990年，為49d;最小雷暴日為25d（2007年），最多雷暴日是最小值的2倍，說明張家口市雷暴日年際間相差很大。從整體上看，近54年張家口市雷暴日呈現(xiàn)逐年減少的變化趨勢，其變化趨勢通過了α=0.05的顯著性檢驗，可見該市雷暴日大約以1.21d/10a的傾向率進行減少。

2.2 季、月雷暴日變化特征

統(tǒng)計表明，1960—2013年期間，除冬季外，張家口市其余3個季節(jié)均有雷暴天氣發(fā)生。春季、夏季、秋季雷暴日數(shù)占全年雷暴總?cè)諗?shù)分別為12.3%、72.8%、14.9%，因此夏季成為該地區(qū)雷暴高發(fā)季節(jié);季雷暴日數(shù)逐年演變趨勢表明（春、秋季圖略），春季雷暴日數(shù)最多為10d（1967年），最少僅有1d（1974年、1976年、2007年）;秋季最多為12d（1995年），最少僅有1d（2012年）;夏季雷暴日數(shù)最多為40d（1970年），最少為15d（1972年）。春、夏、秋三季最大雷暴日相當于最小值均在2倍以上，說明了各季節(jié)雷暴日同樣具有年際間差異較大的特征。

從年際變化看，54年中春季和秋季整體變化趨勢不明顯，雷暴日數(shù)圍繞均值上下波動，但夏季雷暴日逐年減少的變化趨勢較明顯，線性趨勢方程通過了α=0.05的顯著性檢驗，可見張家口市夏季雷暴日大約以1.29d/10a的傾向率減少，也說明了該市年雷暴日逐年減少主要是由夏季雷暴日減少造成的，見圖2（a）。進一步分析了夏季各月雷暴日年際變化趨勢發(fā)現(xiàn)，6、7、8月雷暴日逐年變化均呈下降趨勢，但下降幅度差異較大，7月雷暴日數(shù)下降趨勢最明顯，線性趨勢方程為y=-0.0815x+12.446，且通過了α=0.05的顯著性檢驗（其余兩月均未通過顯著性檢驗），因此可以認為7月是該市夏季雷暴日減少的主要原因。

2.3 雷暴日突變檢驗

張家口市1960—2013年年雷暴日的M-K突變檢驗結(jié)果見圖3，給定顯著性水平α=0.05，即u0.05=±1.96。由圖3可知，54年中張家口市雷暴日存在兩個關鍵突變點，一個是從1971年左右，雷暴日有一個明顯減少的突變趨勢，直至1984年雷暴日一直在低位震蕩，從1985年起雷暴日開始緩慢上升，到1998年前后，雷暴日第二次出現(xiàn)了明顯減少的突變趨勢，之后一路下降。根據(jù)UF和UB區(qū)的交叉點，可以判斷這兩種減少的突變分別從1971年與1998年左右開始。

2.4 雷暴產(chǎn)生和消散的方位特征

圖4分析了張家口市1960—2013年雷暴生成和消散方位。由圖4（a）（b）可知，雷暴在測站的8個方位都可能出現(xiàn)，也都有可能消散，但各方位出現(xiàn)頻次及消散頻次相差懸殊。在NW方向雷暴出現(xiàn)最多，占總數(shù)的30.1%;SW次之，占總數(shù)的20.2%;以E、SE方向最少，分別占總數(shù)的3.7%和5.5%。消散方面，以SE方向最多，占總數(shù)的40.4%;E方向次之，占總數(shù)的21.1%;以NW、W方向最少，各自占總數(shù)的1.8%。另外，54年中過頂雷暴出現(xiàn)649次，占雷暴總數(shù)的26.8%。

3 ?結(jié)論

通過以上分析，得到以下幾點結(jié)論。

（1）1960—2013年張家口市平均年雷暴日為37.7d，屬于中雷區(qū)范圍。雷暴日大值區(qū)集中在60、80及90年代，雷暴日年際間差異很大。從整體上看，近54年張家口市雷暴日大約以1.21d/10a的傾向率減少。

（2）夏季是該市雷暴高發(fā)季節(jié)，平均雷暴日為27.5d。夏季雷暴日大約以1.29d/10a的傾向率減少，說明了該市年雷暴日逐年減少的主要原因是夏季雷暴日的減少，而夏季雷暴日減少主要是由7月份雷暴日減少造成的。

（3）54年中該市雷暴日存在兩個關鍵突變點，一個是從1971年左右，雷暴日出現(xiàn)了明顯減少的突變趨勢;1998年前后，雷暴日第二次出現(xiàn)了明顯減少的突變趨勢。

（4）雷暴在測站的8個方位都可能出現(xiàn)和消散。在NW方向雷暴出現(xiàn)最多，以E、SE方向最少;雷暴以SE方向消散最多，以NW、W方向最少。

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