臨汾市主要氣象災(zāi)害變化特征分析

楊斌斌 張麗麗 任玉歡 尹文耀 代淑媚

摘要 利用臨汾市氣象觀測站1954—2018年氣象觀測資料，采用線性趨勢估計、Mann-Kendall檢驗等統(tǒng)計方法，對臨汾市6種主要氣象災(zāi)害的變化特征進行了研究。結(jié)果表明：暴雨、高溫、雷暴主要發(fā)生在夏季，高發(fā)期均為7月，年平均發(fā)生日數(shù)分別為1.9、19.6、26.8 d;干旱、大風、霧在全年時段都有發(fā)生，干旱的高發(fā)期為秋冬季，春季為大風多發(fā)期，4月最多，霧多發(fā)生在秋冬季，11月為高發(fā)期，年平均日數(shù)分別為137.7、5.5、17.5 d。從氣象災(zāi)害發(fā)生的年平均日數(shù)來看，依次為干旱>雷暴>高溫>霧>大風>暴雨。近65年來，臨汾市暴雨、干旱、雷暴、大風這4種氣象災(zāi)害有減少趨勢，其中雷暴、大風減少趨勢明顯，而高溫、霧則明顯增加。

關(guān)鍵詞 臨汾市;氣象災(zāi)害;變化特征;M-K

中圖分類號：P458? 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-087-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.033

Analysis on the Change Characteristics of Main Meteorological Disasters in Linfen City

YANG Bin-bin? et al（Linfen Meteorological Bureau，Linfen，Shanxi 041000）

Abstract Based on the meteorological observation data of Linfen City from 1954 to 2018，using the statistical methods of linear trend estimation and Mann-Kendall test，the change characteristics of six major meteorological disasters were analyzed. The results showed that rainstorm，high temperature and thunderstorm mainly occured in summer，the multiple period was July，and the annual average number of days were 1.9，19.6 and 26.8 days; drought，gale and fog occured throughout the year，the multiple period of drought was autumn and winter，spring was the multiple period of gale，most in April ，fog occured in autumn and winter，November was the multiple period，and the annual average number of days were 137.7，5.5，17.5 days. According to the annual average days of meteorological disasters，the order was drought > thunderstorm > high temperature > fog > gale > rainstorm. In the past 65 years，rainstorm，drought，thunderstorm and gale in Linfen City decreased，thunderstorm and gale decreased obviously，but high temperature and fog increased obviously.

Key words? ?Linfen City;Meteorological disaster;Change characteristics;M-K

臨汾市地處山西省西南部，受大陸性季風氣候影響，氣象災(zāi)害年年都有發(fā)生[1-2]，但是年內(nèi)發(fā)生的氣象災(zāi)害種類及其影響程度卻有很大的差異。氣象災(zāi)害是一種自然災(zāi)害，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活有著直接的關(guān)系，甚至給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來嚴重威脅。目前，已有許多學者對各地氣象災(zāi)害特征進行了探討和研究，劉笑等[3-4]根據(jù)受災(zāi)、成災(zāi)和絕收面積等統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)我國主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)率顯著減小;于小兵等[5]研究發(fā)現(xiàn)山西和內(nèi)蒙古是受災(zāi)率和成災(zāi)率最高的2個省份，旱災(zāi)是我國主要的氣象災(zāi)害;王詠梅等[6]研究得出山西省極端高溫日數(shù)顯著增加，極端降水事件趨于減少;田國珍等[7]發(fā)現(xiàn)山西省主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害累積成災(zāi)面積呈下降趨勢;馬雅麗等[8]研究發(fā)現(xiàn)山西省旱災(zāi)呈現(xiàn)上升趨勢，而暴雨洪澇、大風減少;對于臨汾市的氣候變化研究中發(fā)現(xiàn)，臨汾市暴雨日數(shù)呈減少趨勢，高溫日數(shù)呈增加趨勢[9]，年平均霧日緩慢增加[10]。由于氣象災(zāi)害的多樣性、突發(fā)性、極端性，導(dǎo)致災(zāi)害的隨機性、關(guān)聯(lián)性更加難以預(yù)見。因此，研究臨汾市氣象災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律，對于開展災(zāi)害天氣預(yù)測、制定防災(zāi)政策提供理論依據(jù)，以及臨汾市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和防災(zāi)減災(zāi)具有重要的意義[11]。臨汾市的氣象災(zāi)害種類繁多，常見的有暴雨、干旱、高溫、大風、雷暴、冰雹、霧等，多種氣象災(zāi)害常常并發(fā)或者交替發(fā)生[12]，文中利用1954—2018年臨汾市的氣象觀測資料，對臨汾市的6種主要氣象災(zāi)害的時間變化特征進行了研究，以期更好地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為政府防災(zāi)減災(zāi)決策提供參考依據(jù)[13]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

選用臨汾市市轄區(qū)堯都區(qū)觀測站自建站以來1954—2018年的逐日降水、氣溫資料及大風、雷暴、霧等天氣現(xiàn)象觀測資料進行研究。

1.2 主要氣象災(zāi)害標準[14]

降水量等級國家標準中規(guī)定[15]：連續(xù)24 h降雨量50 mm以上或連續(xù)12 h降雨量30 mm以上的降水為暴雨，該次研究選取逐日觀測資料中20：00—20：00、08：00—08：00、20：00—08：00、08：00—20：00 4個時段的降水資料進行統(tǒng)計分析。

干旱是指因久晴無雨或少雨而形成的一種氣象災(zāi)害。參考干旱等級劃分，連續(xù)無降雨天數(shù)春季達16～30 d、夏季16～25 d、秋冬季31～50 d為小旱。規(guī)定連續(xù)無降水日數(shù)在春夏季持續(xù)16 d及以上、秋冬季持續(xù)31 d及以上（24 h有效降水<1 mm）過程天數(shù)的總和為年干旱日數(shù)[16]。

中國氣象局規(guī)定日最高氣溫≥35℃為高溫日[17]，連續(xù)數(shù)天（3 d以上）的高溫天氣過程稱為高溫熱浪。

《地面氣象觀測規(guī)范》中規(guī)定[18]：瞬時風速≥17 m/s的風定義為大風;雷暴為積雨云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象;霧是懸浮于近地面層中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于1 km的現(xiàn)象，常為乳白色。

1.3 分析方法

利用堯都區(qū)氣象觀測站的天氣現(xiàn)象資料及逐日降水、氣溫資料，統(tǒng)計篩選得出臨汾市1954—2018年的暴雨、干旱、高溫、雷暴、大風、霧日數(shù)的時間序列資料，運用Excel軟件采用線性趨勢估計法分析各類氣象災(zāi)害的時間變化特征，應(yīng)用Mann-Kendall（M-K）法[19]進行突變檢驗分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴雨的變化特征

臨汾市暴雨出現(xiàn)在3—10月，集中在7—8月，以7月最多，占全年的43.7%，其次是8月，占全年的25.4%，而3、4、10月的暴雨僅出現(xiàn)過1次。從暴雨日數(shù)的季節(jié)分布來看，暴雨主要發(fā)生在春、夏、秋三季，其中夏季暴雨日數(shù)最多，占79.4%;秋季次多，占40.5%;春季最少，占5.6%。從暴雨的持續(xù)時間來看，多數(shù)為持續(xù)1 d，近65年中持續(xù)2 d的暴雨出現(xiàn)過6次。臨汾市年平均暴雨日數(shù)為1.9 d，年暴雨日數(shù)最多為6 d，出現(xiàn)在1958年;近65年中1968、1981、1985、1986、1991、2002、2007、2008、2015年共9年未出現(xiàn)暴雨。從圖1a可見，1954—2018年臨汾市暴雨日數(shù)呈減少趨勢，氣候傾向率為-0.149 d/10年。M-K方法檢測[20]可知（圖1b），UF曲線波動變化沒有超過顯著性水平的臨界值±1.96（α=0.05），UF值在1981—1993年為負值，該時段為下降趨勢，其余時段大部分為正值，為緩慢增加階段。

2.2 干旱的變化特征

臨汾市干旱全年均有發(fā)生，年平均干旱日數(shù)為137.7 d，最多204 d，為1997年，最少74 d，為1964年。從干旱過程的持續(xù)時間來看，持續(xù)時間最長達143 d，持續(xù)時間70 d以上的多為秋冬連旱，春季干旱持續(xù)時間最長50 d，夏季最長35 d。從1981—2018年臨汾市干旱日數(shù)線性趨勢圖可見（圖2a），臨汾市干旱日數(shù)的年變化呈減少趨勢，氣候傾向率為-1.3 d/10年。運用M-K方法檢測可知（圖2b），UF值在1971—1975年及2014—2018年為負值，呈下降趨勢，其余時段UF值>0，2000年UF值超過1.96，增長趨勢超過顯著性水平0.05。根據(jù)由UF和UB曲線的交點位置，確定臨汾市干旱日數(shù)的減少是一突變現(xiàn)象，具體是從2011年開始的。

2.3 高溫的變化特征

臨汾市高溫主要出現(xiàn)在4—9月，集中在6—8月，以7月最多，占全年的38.1%，其次是6月，占全年37.6%，8月第三，占全年的18.2%。1954年以來，臨汾市每年都有35℃以上高溫發(fā)生，年平均高溫日數(shù)為19.6 d，最多54 d，為1997年，最少2 d，為1984年。從高溫的持續(xù)時間來看，持續(xù)時間最長13 d，持續(xù)3 d以上的高溫熱浪占高溫總數(shù)的56.7%。臨汾市高溫日數(shù)的年變化呈明顯增加趨勢（圖3a），以1.18 d/10年的氣候傾向率在增加。M-K方法檢測（圖3b）UF曲線可見，UF值在1954—1975年大部分為正值，為波動上升階段，1976—2001年UF值為負值，2002年之后UF值>0，呈急劇上升趨勢，這種增長趨勢在2017—2018年超過顯著性水平0.05臨界線。分析UF與UB曲線交點的位置，可知臨汾市高溫日數(shù)增加的突變年出現(xiàn)在2016年。

2.4 雷暴的變化特征

全國地面氣象觀測業(yè)務(wù)于2014年開始取消人工雷暴觀測，所以選用1954—2013年的雷暴人工觀測資料進行統(tǒng)計分析[21]。臨汾市雷暴主要出現(xiàn)在3—11月，集中在5—9月，以7月最多，占全年的32.2%，其次是6月，占比20.9%，11月最少，占比0.3%。臨汾市年平均日數(shù)雷暴為26.8 d，最多47 d，最少12 d。1954—2013年臨汾市年雷暴日數(shù)的年變化呈明顯的減少趨勢，以2.797 d/10年的氣候傾向率在減少（圖4a）。M-K方法檢測UF值在1954—1979年為正值，呈增加趨勢，其中1964、1966、1971、1973年增加趨勢超過顯著性水平0.05;1980—2018年為負值，呈顯著下降趨勢，1994年開始減少趨勢超過顯著性水平0.05，1996年之后超過顯著性水平0.01（U0.01=±2.56），突變年出現(xiàn)在1993年（圖4b）。

2.5 大風的變化特征

臨汾市大風全年都有出現(xiàn)，以4月最多，占全年的15.9%，其次是5月，占全年的13.9%，9月最少，占比1.1%。從季節(jié)分布來看，春季大風日數(shù)最多，占全年的40.1%;夏季次多，占29.3%;冬季第三，占20.3%;秋季最少，占10.3%。臨汾市年平均大風日數(shù)為5.5 d，最多13 d，2010年、2013年未出現(xiàn)。臨汾市1954—2018年大風日數(shù)的年變化呈明顯的減少趨勢，氣候傾向率為-1.43 d/10年（圖5a）。M-K檢測可知（圖5b）UF值在1954—1986年為正值，呈增加趨勢，其中1964—1968年增加趨勢超過顯著性水平0.05;1987年之后為負值，轉(zhuǎn)為下降趨勢，1995年開始減少趨勢超過0.05顯著性水平，2000年之后超過0.01顯著性水平，減少的突變年出現(xiàn)在1998年。

2.6 霧的變化特征

臨汾市全年1—12月都有霧出現(xiàn)，主要集中在秋冬季（9月至次年1月），占全年的72.7%，其中11月最多，占比20.7%，7月最少，占比2.9%。從霧日數(shù)的季節(jié)分布來看，秋季最多，占48.9%;冬季次之，占28.2%;春季占12.7%;夏季最少，占10.1%。臨汾市年平均霧日數(shù)為17.5 d，最多46 d，2018年未出現(xiàn)。臨汾市1954—2018年霧日數(shù)的年變化以0.646 d/10年的氣候傾向率在增長（圖6a）。M-K檢測（圖6b）大部分UF值>0，1954—1974年表現(xiàn)為增加趨勢，變化不顯著，1975年開始增加趨勢超過0.05顯著性水平，1977—2015年超過0.01顯著性水平。

3 結(jié)論

利用臨汾市1954—2018年氣象觀測資料，研究了臨汾市6種主要氣象災(zāi)害的時間變化特征，得出以下結(jié)論：

（1）從6種氣象災(zāi)害發(fā)生的季節(jié)來看，暴雨、高溫、雷暴主要發(fā)生在夏季，高發(fā)期均為7月，年平均發(fā)生日數(shù)分別為1.9、19.6、26.8 d;干旱、大風、霧在全年時段都有發(fā)生，干旱以秋冬連旱多發(fā)，大風以春季為多發(fā)期，4月最多，霧多發(fā)生在秋冬季，11月為高發(fā)期，年平均日數(shù)分別為137.7、5.5、17.5 d。從氣象災(zāi)害發(fā)生的年平均日數(shù)來看，依次為干旱>雷暴>高溫>霧>大風>暴雨。

（2）近65年來，臨汾市暴雨、干旱、雷暴、大風這4種氣象災(zāi)害表現(xiàn)出減少的趨勢，其中雷暴、大風減少趨勢明顯。臨汾市暴雨日數(shù)氣候傾向率為-0.149 d/10年，變化不顯著，減少時段主要出現(xiàn)在1981—1993年;干旱日數(shù)的年變化氣候傾向率為-1.3 d/10年，減少時段主要出現(xiàn)在1971—1975年及2014—2018年，2011年發(fā)生減少突變;雷暴日數(shù)的年變化以-2.79 d/10年的氣候傾向率顯著減少，1954—1979年緩慢增加，1980—2018年轉(zhuǎn)為迅速減少階段，1996年開始減少趨勢超過0.01顯著性水平，1993年發(fā)生突變;大風日數(shù)的年變化氣候傾向率為-1.43 d/10年，1954—1986年增加趨勢，1987年后急劇減少，2000之后年減少趨勢超過0.01顯著性水平，突變出現(xiàn)在1998年。而高溫、霧這2種氣象災(zāi)害則表現(xiàn)出明顯的增加趨勢。臨汾市高溫日數(shù)以1.18 d/10年的氣候傾向率在增加，變化趨勢表現(xiàn)為緩慢增加—減少—急劇增加，2016年發(fā)生增長突變，突變后2017—2018年增長趨勢超過顯著性水平0.05;霧日數(shù)的年變化以0.646 d/10年的氣候傾向率在顯著增加，1977—2015年增長趨勢超過0.01顯著性水平。

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責任編輯：劉赟