隨州市雷暴天氣氣候特征分析

王莉萍 黃翠華 王波

摘要 利用隨州國(guó)家基本氣象站1981—2013年逐日雷暴觀測(cè)資料，采用統(tǒng)計(jì)分析、線性趨勢(shì)分析、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall等方法對(duì)隨州雷暴氣候特征變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，33年間隨州平均年雷暴日數(shù)為29 d，雷暴日數(shù)線性變化呈下降趨勢(shì)，大約每10年雷暴日數(shù)減少2 d。雷暴日數(shù)具有明顯季節(jié)變化，夏季（6～8月）是雷暴多發(fā)期，平均雷暴日數(shù)19.1 d，占全年雷暴日數(shù)66%;初雷日有提前趨勢(shì)，平均提前近8 d/10年，終雷日有推后趨勢(shì)，大約推后5 d/10年，雷暴活動(dòng)期呈增加趨勢(shì);一天中，62%雷暴出現(xiàn)在白天（08：00至次日20：00），其中13：00～15：00是雷暴高發(fā)時(shí)段（占38%）;隨州雷暴天氣系統(tǒng)多來(lái)自西北方向，突變檢驗(yàn)顯示隨州雷暴1982年、1996年、2011年存在突變。

關(guān)鍵詞 隨州;雷暴;氣候特征

中圖分類號(hào)：P446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2020）04-0-02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.04.017

雷暴是夏季常見(jiàn)主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，是大氣瞬間放電的過(guò)程，常伴隨強(qiáng)降水、冰雹、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)，其強(qiáng)大電流在短時(shí)間內(nèi)釋放，具有突發(fā)性強(qiáng)、歷時(shí)短、破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。國(guó)內(nèi)多位學(xué)者已對(duì)全國(guó)及湖北省雷暴天氣和雷電災(zāi)害有過(guò)很多研究，但雷暴天氣有很大局地性，針對(duì)隨州雷暴天氣分析研究還未見(jiàn)報(bào)道。隨州位于湖北省中北部，地處桐柏山與大別山交匯處南麓，大洪山北部，長(zhǎng)江與淮河流域分水嶺，地形為山地、丘陵、河谷小平原過(guò)渡帶，地形多樣復(fù)雜，境內(nèi)水系密布[2]。南北山地山高坡陡，中部以平原、丘陵為主，冷暖氣流交匯頻繁，容易產(chǎn)生局地強(qiáng)對(duì)流天氣，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)，往往伴隨有強(qiáng)雷暴。隨州雷暴多出現(xiàn)在夏季，其次是春季和秋季，冬季偶爾出現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅隨州城區(qū)，每年都有因雷擊而導(dǎo)致人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失事例發(fā)生，損壞供電設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)象更是不勝枚舉[3-5]。一次雷擊事故往往造成數(shù)十萬(wàn)元直接經(jīng)濟(jì)損失，間接經(jīng)濟(jì)損失則更大，因此，有必要對(duì)隨州雷暴天氣氣候特征進(jìn)行認(rèn)真分析，探討該地區(qū)雷暴活動(dòng)特點(diǎn)和氣候規(guī)律，以期為雷暴天氣預(yù)報(bào)預(yù)警、雷擊災(zāi)害評(píng)估和防雷減災(zāi)提供科學(xué)支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及方法

選取隨州國(guó)家氣象站1981—2013年逐日雷暴觀測(cè)資料（人工觀測(cè)資料），1 d（20∶00～翌日20∶00）中聞雷（不論其次數(shù)多少）即為一個(gè)雷暴日，只出現(xiàn)閃電而無(wú)雷暴記錄不作雷暴日統(tǒng)計(jì)，各方位雷暴按一天中首次聞雷方位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。初雷日是指一年中第一次聞雷日期，終雷日是一年中最后一次聞雷日期，年雷暴日數(shù)為一年內(nèi)雷暴日數(shù)總和。采用統(tǒng)計(jì)分析、線性趨勢(shì)分析、滑動(dòng)平均、Mann—Kendall等方法對(duì)隨州市雷暴氣候特征變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 雷暴的初、終日和活動(dòng)期特征

1981—2013年，33年間隨州平均初雷日3月9日，初雷最早出現(xiàn)在1月4日（2000年），最晚出現(xiàn)在4月25日（1985年）。初雷出現(xiàn)在1月份有3年（2000、2001、2013），出現(xiàn)在4月份有6年（1984、1985、1994、1995、2006、2008年），初雷出現(xiàn)在2月、3月分別有7年和17年，隨州初雷出現(xiàn)在2、3月概率最大，占73%，出現(xiàn)在1、4月概率為33%。值得一提的是，初雷出現(xiàn)在1月份全部在2000年以后，說(shuō)明2000年以后，初雷日有提前趨勢(shì)。

33年間，隨州平均終雷日為9月26日，最早出現(xiàn)在8月18日（2013年），最晚出現(xiàn)在11月29日（2011年）。終雷日出現(xiàn)在9月份共17年，占52%;出現(xiàn)在10月份6年，占18%;出現(xiàn)在8月和11月均為5年，各占15%。

從隨州雷暴初雷日和終雷日變化趨勢(shì)來(lái)看，33年間，初雷日有提前趨勢(shì)，平均提前近8 d/10年終雷日有推后趨勢(shì)，大約推后5 d/10年。

33年間，隨州平均雷暴活動(dòng)期為202 d。從雷暴活動(dòng)期天數(shù)變化來(lái)看，雷暴活動(dòng)期呈增加趨勢(shì)，平均增加12 d/10年，這與前面平均初雷日有提前趨勢(shì)、平均終雷日有推后趨勢(shì)相吻合，與王學(xué)良等[3]的研究結(jié)果有所不同，具有一定地域特征。

2.2 雷暴的年際變化

1981—2013年，隨州近33年平均年雷暴日數(shù)為29 d，20世紀(jì)1980年為31 d，20世紀(jì)1990年為30 d，2000年為30 d，2011—2013年僅20 d[4]。年雷暴日數(shù)最多年份出現(xiàn)在1988年，為43 d，年雷暴日數(shù)最少年份是1993年和2012年，均為19 d，年雷暴最多日數(shù)和最少日數(shù)相差24 d。

近33年，雷暴日數(shù)線性變化呈下降趨勢(shì)，大約每10年雷暴日數(shù)減少2 d。這與沈定成等[5]的研究結(jié)果一致。但從三階滑動(dòng)平均趨勢(shì)看，雷暴日呈先下降，再上升，再下降趨勢(shì)，1980年為波動(dòng)下降趨勢(shì)，1980年末下降至最低點(diǎn)，1990年開(kāi)始呈現(xiàn)波動(dòng)上升，2000年中期又開(kāi)始下降，這與鞏崇水等[6]的研究結(jié)果有所差別（圖1）。

2.3 雷暴的月、季變化

近33年，隨州1—11月均有雷暴發(fā)生，12月沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)雷暴。隨州月平均雷暴日數(shù)高值出現(xiàn)在7—8月，占全年雷暴日數(shù)54%，最大值出現(xiàn)在8月，其次是7月，分別為8 d和7.8 d，4—6月為次高值區(qū)，4—8月雷暴日數(shù)占全年84%，2—4月是雷暴突增期，8—9月是雷暴陡減期，8月份平均雷暴日數(shù)是9月份的5倍。

一年中，冬季（12—翌年2月）平均雷暴日數(shù)最少，為0.5 d，占全年2%;其次是秋季（9—11月），平均雷暴日數(shù)為2.2 d，占全年8%;春季（3—5月），平均雷暴日數(shù)為7 d，占全年24%;最多為夏季（6—8月），平均雷暴日數(shù)19.1 d，占全年66%，這主要是因?yàn)橄募緦?duì)流旺盛，局地強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)，引發(fā)雷暴天氣（圖2）。

2.4 雷暴日變化

分析2001—2013年隨州雷暴日變化規(guī)律，38%的雷暴出現(xiàn)在夜間（20∶00～翌日08∶00）不記錄雷暴的具體時(shí)間），62%的雷暴出現(xiàn)在白天（08∶00～20∶00），上午9∶00～10∶00雷暴出現(xiàn)概率最小，而13∶00～15∶00是雷暴高發(fā)時(shí)段（占38%），這與大部分地區(qū)雷暴發(fā)生時(shí)段基本一致（圖3）。

2.5 各方位雷暴頻數(shù)

33年間，隨州S、SW、W、NW、N、EN、E、SE 各方位雷暴出現(xiàn)頻率分別為8%、28%、13%、16%、4%、8%、6%、16%（圖4）?？梢?jiàn)出現(xiàn)頻率最高方位是SW，其次是NW和SE。一定程度上表明隨州西南方向雷暴最多，為28%，其次為東南和西北方向的雷暴，均為16%，北方雷暴最少，為4%。在該地區(qū)直擊雷防護(hù)中，應(yīng)將接閃桿安裝在被保護(hù)物西南方向。

2.6 雷暴突變檢驗(yàn)

氣候突變是普遍存在于氣候系統(tǒng)中一個(gè)重要現(xiàn)象，它表現(xiàn)為氣候在時(shí)空上從一個(gè)統(tǒng)計(jì)特性到另一個(gè)統(tǒng)計(jì)特性急劇變化。利用Mann—Kendall[7]法對(duì)隨州年雷暴日數(shù)序列進(jìn)行突變檢驗(yàn)，用原氣象序列構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量UF，用原氣象序列反序列構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量UB，由UF曲線可見(jiàn)，雷暴日數(shù)1996年以前在波動(dòng)中呈下降趨勢(shì)，隨后有上升趨勢(shì)，2009年以后呈顯著下降趨勢(shì)（通過(guò)了信度為90%的顯著性檢驗(yàn)）。從UF與UB交點(diǎn)判斷，隨州雷暴日數(shù)在1982、1996、2011年存在突變（圖5）。

3 結(jié)論

（1）隨州雷暴平均初雷日出現(xiàn)在3月9日，平均終雷日出現(xiàn)在9月26日，平均雷暴活動(dòng)期為202 d，雷暴活動(dòng)期呈增加趨勢(shì)，平均增加12 d/10年。

（2）33年間，隨州平均年雷暴日數(shù)為29 d，雷暴日數(shù)線性變化呈下降趨勢(shì)，1—11月均有雷暴發(fā)生，12月沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)雷暴。一年四季均有可能出現(xiàn)雷暴，最多為夏季（6—8月），占全年66%。一日中，13∶00～15∶00是雷暴高發(fā)期。

（3）隨州西南方向雷暴最多，在該地區(qū)直擊雷防護(hù)中，可將接閃桿安裝在被保護(hù)物西南方向。

（4）利用Mann-Kendall法突變檢驗(yàn)顯示，隨州雷暴日數(shù)在1982、1996、2011年存在突變。

參考文獻(xiàn)

[1] 張敏鋒，馮霞.我國(guó)雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，1998（2）：3-5.

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[3] 王學(xué)良，王海軍，李衛(wèi)紅.近45年湖北省雷電日數(shù)的時(shí)空變化特征分析[J].暴雨災(zāi)害，2007（1）：83-87.

[4] 黃小彥，王學(xué)良，李慧.2000-2006年湖北省雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征分析[J].暴雨災(zāi)害，2008（1）：73-77.

[5] 沈定成.湖北省雷暴氣候特征及背景場(chǎng)分析[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2011.

[6] 鞏崇水，曾淑玲，王嘉媛，等.近30年中國(guó)雷暴天氣氣候特征分析[J].高原氣象，2013，32（5）：1442-1449.

[7] 符淙斌，王強(qiáng).氣候突變的定義和檢測(cè)方法[J].大氣科學(xué)，1992（4）：482-493.

責(zé)任編輯：黃艷飛