近30年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴時(shí)空變化特征分析

王宇宸

(錫林郭勒盟氣象局，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

錫林郭勒盟地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，東西距離600多km，南北距離400多km，總面積20.3萬(wàn)km2，約占內(nèi)蒙古自治區(qū)總面積1/6。按中國(guó)氣候區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬中溫帶干旱、半干旱大陸性氣候，冬季寒冷、夏季炎熱，雨熱同期，地理環(huán)境和氣候條件十分復(fù)雜[1]。年平均降水量在135 mm～380 mm之間，雨量分布由東南向西北遞減，且雨季短促，降水多集中在6月—8月，其降水量的過(guò)渡分布決定了雷暴活動(dòng)的空間分布。馬志憲[2]等指出西太平洋副高脊是影響錫林郭勒地區(qū)大多數(shù)暴雨關(guān)鍵的環(huán)流系統(tǒng)，其季節(jié)性位移直接影響錫林郭勒盟地區(qū)降水的多寡，副高的活動(dòng)特征與錫林郭勒盟暴雨有著極為密切的關(guān)系。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，錫林郭勒盟暴雨次數(shù)在年代際上呈遞增趨勢(shì)，多發(fā)生時(shí)段在6月—9月，氣候波動(dòng)性大，夏季有強(qiáng)對(duì)流性天氣產(chǎn)生，使該地區(qū)在特定季節(jié)存在雷暴災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。李霞[3]對(duì)1994年—2013年錫林郭勒盟雷暴日特征進(jìn)行了分析，得出全盟雷暴初日明顯推遲，雷暴終日提前結(jié)束，雷暴日數(shù)逐年下降。雖然雷暴日數(shù)有下降趨勢(shì)，但暴雨伴隨雷暴出現(xiàn)概率不確定，目前天氣預(yù)報(bào)大范圍的降水天氣預(yù)報(bào)精準(zhǔn)，但區(qū)域間小概率暴雨無(wú)法精確定位。近些年，錫林郭勒盟地區(qū)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，高層建筑及電子電力設(shè)備應(yīng)用日趨廣泛，并建設(shè)有旅游景觀及大型文化場(chǎng)館等人員密集型建筑，使?jié)撛诶讚魹?zāi)害損失增加。因此，有必要對(duì)錫林郭勒盟地區(qū)的雷暴特征做全面分析，為錫林郭勒地區(qū)防雷服務(wù)提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 資料與方法

利用錫林郭勒盟15個(gè)氣象站1981年—2010年雷暴日數(shù)據(jù)及降水日觀測(cè)數(shù)據(jù)，涵蓋研究區(qū)15個(gè)市級(jí)及旗縣級(jí)氣象站點(diǎn)，如圖1所示。使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法及線性趨勢(shì)分析錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日年際變化、雷暴日月際變化及雷暴氣候傾向率。統(tǒng)計(jì)30年間年均逐日雷暴日數(shù)、逐日降水日及逐日降水量，并分析雨中有雷率的年際變化與逐日變化。

2 雷暴時(shí)空變化特征及與降水的關(guān)系

2.1 雷暴日數(shù)

利用1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日數(shù)資料，統(tǒng)計(jì)分析得出錫林郭勒盟各站點(diǎn)30年平均雷暴日數(shù)為27.2 d，年際間有較大差異，其中最多達(dá)36.2 d，出現(xiàn)在1992年，最少為20.5 d，出現(xiàn)在2007年。研究區(qū)域內(nèi)地區(qū)間年平均雷暴日數(shù)差異較大，最高值為37 d，出現(xiàn)在多倫縣，最低值為19.4 d，出現(xiàn)在二連浩特，并呈現(xiàn)沿東南向西北方向遞減的趨勢(shì)。依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343-2012)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(年平均雷暴日大于25 d，不超過(guò)40 d的地區(qū)為中雷區(qū)；年平均雷暴日不超過(guò)25 d為少雷區(qū))[4]，所統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)中10個(gè)所在地區(qū)屬中雷區(qū)，5個(gè)為少雷區(qū)，其中錫林浩特年平均雷暴日25.7 d，為中雷區(qū)。

圖1 錫林郭勒盟氣象觀測(cè)站點(diǎn)分布

圖2 1981年—2010年錫林郭勒盟雷暴日數(shù)年際變化

2.2 雷暴日數(shù)年際變化

1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日數(shù)年際變化呈下降趨勢(shì)，如圖2所示，年平均雷暴日數(shù)下降趨勢(shì)為2.17 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.4496。年平均雷暴日數(shù)最多36 d，出現(xiàn)在1992年，次多日數(shù)出現(xiàn)在2004年35 d；年平均雷暴日數(shù)最少21 d，出現(xiàn)在2007年，其次出現(xiàn)在2002年；錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日數(shù)逐年減少，這與我國(guó)大部分地區(qū)平均雷暴頻數(shù)在波動(dòng)中減少的研究成果相一致[5,6]。

2.3 雷暴日數(shù)月變化

圖3為1981年—2010年錫林郭勒盟雷暴日數(shù)月際變化圖，由圖2可知，錫林郭勒盟雷暴日數(shù)呈顯著的季節(jié)性特征，雷暴多集中在夏季。錫林郭勒盟地區(qū)6月— 8月年平均雷暴日數(shù)分別為6.8 d、8.21 d與6.44 d，共占平均年雷暴日的78.8%。平均雷暴日數(shù)呈單峰形式，5月— 9月共有26.3個(gè)雷暴日，占總雷暴日數(shù)的96.7%，雷暴分布具有明顯的集中性。雷暴日波谷為11月到次年3月，月平均0.01 d，1981年—2010年30年間僅有23次雷暴日記錄，也極少有冬季雷暴。

圖3 1981年—2010年錫林郭勒盟雷暴日數(shù)月際變化

圖4 1981年—2010年錫林郭勒盟年均逐日降水日、逐日雷暴日及逐日降水量

2.4 雷暴與降水的關(guān)系

2.4.1 逐日雷暴日與逐日降水日。為掌握錫林郭勒盟地區(qū)的雷暴氣候特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)歷史上任一天的雷暴氣候概況，可分析歷年1月—12月任意一天的雷暴氣候概率[5]。從錫林郭勒盟逐日雷暴日數(shù)(圖4)可知，雷暴日數(shù)和降水日數(shù)、降水量變化趨勢(shì)一致，有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在11月至次年3月發(fā)生雷暴概率接近0，4月—7月初呈上升期，7月底—10月雷暴日數(shù)逐漸下降接近至0，但在7月兩最大峰值間出現(xiàn)一處短暫的波谷，為期15 d左右。逐日降水日數(shù)據(jù)基本與雷暴日同增同減，在7月—8月間亦存在30 d左右的波谷。逐日降水量數(shù)據(jù)趨勢(shì)也與雷暴日數(shù)據(jù)相同，但在峰值點(diǎn)處約有10 d左右的滯后，表示8月間相對(duì)7月高降水而少雷暴。錫林郭勒盟夏季受副熱帶高壓影響，降水較為豐沛，同時(shí)有利于雷暴活動(dòng)；冬季主要受河套倒槽和蒙古冷渦影響下產(chǎn)生降水[7]，但地區(qū)冬季地表溫度低，難以滿足形成極不穩(wěn)定大氣層結(jié)的對(duì)流條件，使冬季雷暴日數(shù)記錄極少，雷暴分布集中于5月—10月。

2.4.2 雨中有雷率。由于大氣環(huán)流和熱力及動(dòng)力條件不同，降水中有雷和無(wú)雷均可出現(xiàn)。降雨時(shí)，人們會(huì)因?yàn)楸苡甑榷雎粤朔览椎闹匾裕虼艘l(fā)了不少雷災(zāi)，分析降水中有雷和無(wú)雷，特別是降水中有雷情況對(duì)氣象服務(wù)和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)都較為重要[5]。統(tǒng)計(jì)分析1981年—2010年間錫林郭勒盟地區(qū)降水日出現(xiàn)雷暴的比率，如圖5(a)所示，最高為1986年的0.401，最低為2010年的0.239。30年間雨中有雷呈緩慢波動(dòng)下降，其氣候傾向率為-0.009/10 a，1995年后下降趨于明顯，氣候傾向率達(dá)-0.043/10 a，表明近年來(lái)降水日中出現(xiàn)雷暴天氣的概率有所下降。

錫林郭勒盟30年間逐日雨中有雷率，如圖5(b)所示，11月至次年3月幾乎無(wú)雷暴，4月—7月初降水日發(fā)生雷暴概率逐漸上升，最高達(dá)到92.5%，隨后振蕩下降至0，整體呈單峰型分布。錫林郭勒盟雨中有雷率，也具有較強(qiáng)的季節(jié)性與集中性，表明雷暴影響因素于夏季較為活躍。

上升速度和水汽條件是影響雷暴動(dòng)力、微物理過(guò)程和閃電活動(dòng)的最重要因子[8]。錫林郭勒盟夏季炎熱且雨熱同期，夏季地面溫度增溫快，易形成對(duì)流，形成較高的上升速度。在合適的水氣條件下易形成有利于雷暴的成熟期延長(zhǎng)從而增強(qiáng)閃電活動(dòng)，使6月—8月雨中有雷率遠(yuǎn)高于其他月份。

(a)雨中有雷率年際變化

(b)逐日雨中有雷率圖5 1981年—2010年錫林郭勒盟雨中有雷率分布

3 結(jié)論

①1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)多年平均雷暴日數(shù)為27.2 d，年際間差異較大。地區(qū)間平均雷暴日數(shù)差異較大，所統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)中10個(gè)所在地區(qū)屬中雷區(qū)，5個(gè)為少雷區(qū)。②1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日數(shù)年際變化呈下降趨勢(shì)，年平均雷暴日數(shù)下降趨勢(shì)為2.17 d /10 a，相關(guān)系數(shù)為0.4496。年平均雷暴日數(shù)最多36 d，出現(xiàn)在1992年，年平均雷暴日數(shù)最少21 d，出現(xiàn)在2007年。③1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日呈顯著的季節(jié)性特征，雷暴多集中在夏季，共占平均年雷暴日的78.8%，極少有冬季雷暴，雷暴分布具有明顯的集中性。④1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雷暴日數(shù)和降水日數(shù)、降水量變化趨勢(shì)一致，有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在11月至次年3月發(fā)生雷暴概率接近0，4月—7月初呈上升期，7月底—10月雷暴日數(shù)逐漸下降接近至0。 逐日降水量數(shù)據(jù)及逐日降水日數(shù)據(jù)基本與雷暴日同增同減，且8月間相對(duì)7月高降水而少雷暴。⑤1981年—2010年錫林郭勒盟地區(qū)雨中有雷率呈緩慢波動(dòng)下降，其氣候傾向率為-0.009/10 a，1995年后下降趨于明顯，氣候傾向率達(dá)-0.043/10 a，表明近年來(lái)降水日中出現(xiàn)雷暴天氣的概率有所下降。