1961—2010年平塘县雷暴活动的变化特征统计分析

2012-12-23谢亚玲钱家松焦乘乘李青建

中低纬山地气象 2012年2期

关键词：平塘县保证率雷暴

谢亚玲，钱家松，焦乘乘，李青建

(1.贵州省平塘县气象局，贵州平塘 558300;2.贵州省黔南自治州气象局，贵州都匀 558000)

1961—2010年平塘县雷暴活动的变化特征统计分析

谢亚玲1，钱家松1，焦乘乘1，李青建2

(1.贵州省平塘县气象局，贵州平塘 558300;2.贵州省黔南自治州气象局，贵州都匀 558000)

利用平塘县气象站1961—2010年的雷暴观测资料，通过数理统计和一元线性回归拟合等方法，分析平塘县50来的雷暴气候变化特征。结果得到：平塘县年雷暴日数较多，年际变化较大，且呈现波动减少趋势，从季节划分分析得到，除冬季外，其它季节均有不同程度地减少。分析50 a的月平均雷暴日得到雷暴多发生在4—8月，多年月平均雷暴日呈现单峰型，峰值出现在8月;雷暴初终日出现的年际变化较大，即雷暴持续期年际变化较大，得到90%保证率的雷暴初日出现在3月下旬，90%保证率的雷暴终日出现在12月上旬。

平塘县;雷暴;雷暴日数;气候变化

1 引言

雷暴是一种灾害性天气，是由于积雨云中、云间、云地之间产生一定的电位差而出现的放电现象，并伴随雷声，通常还伴有暴雨、大风、冰雹、龙卷风等恶劣天气。随着越来越多各种信息化的电气设备的使用，雷暴造成的损失也日益加剧。本文分析平塘县从有雷暴记录以来雷暴气候特征，增加对本地雷暴发生规律的了解，以期预防雷电事故的发生。

平塘县位于黔南布依族苗族自治州南部，106°40'～107°27'E，25°30'～26°07'N 之间，处于云贵高原东南坡向广西丘陵过渡地带，地势由北向南逐渐倾斜，大致为西北高东南低，海拔落差大，是复杂的喀斯特地形，属于亚热带湿润季风气候，气候温和，四季分明，雨量充沛，无霜期长。

2 资料和方法

本文对平塘县一般气象站1961—2010年共计50 a的雷暴观测资料，通过数理统计分析平塘县雷暴的年际变化、月变化以及雷暴初终日，从而得出平塘县雷暴日数的气候变化特征。

雷暴日表征不同地区雷电活动的频繁程度。是指某地区1 a中有雷电放电的天数，1 d中只要听到1次以上的雷声就算1个雷暴日T。根据雷电活动的频度和雷害的严重程度，我国把年平均雷暴日数T＞90的地区叫做强雷区，T≥40的地区为多雷区，15≤T≤40的地区为中雷区，T≤15的地区为少雷区。

3 雷暴的时间分布特征

3.1 雷暴年代际变化特征

统计平塘县1961—2010年50 a的雷暴观测资料，得到平塘县平均每年有52.9个雷暴日，根据中国气象局有关雷暴日数的规定，平塘县属于多雷区。分析图1平塘县50 a雷暴距平分布图得到雷暴日数年际变化较大，最多年份为1979年，比平均值多25个，最少年份为2007年，比平均值少27个;从图1中还可以得到1998年之前雷暴日数基本上是正距平，而之后基本为负距平;若以雷暴日数距平值大于10 d为多雷暴年，小于10 d的为少雷暴年，从图1中也可以得到1998年之前有55%的多雷暴年，而之后无多年雷暴年，且少雷暴年占58%。

图2为平塘县1961—2010年年雷暴的5 a滑动平均图，从图1和图2中可以看出1961—2010年平塘县年雷暴日数在波动中呈现减少趋势，尤其是进入上世纪90年代之后雷暴日数递减趋势明显。张敏峰［1］等研究也曾指出，近30a来我国大部分地区平均雷暴频数在波动中减少，减少最多的地区为我国东南沿海地区;徐桂玉［2］等也对我国南方雷暴的气候特征的研究结果表明：我国南方雷暴自20世纪70年代初至90年代中期的变化的总体趋势是逐渐减少的。

图1 平塘县1961—2010年年雷暴日数距平变化趋势图

图2 平塘县1961—2010年年雷暴日数5 a滑动平均图

为了更好地分析1961—2010年平塘县年雷暴日的变化特点，对于较长时间系列雷暴变化规律可以用气候趋势系数、气候趋势倾向以及气候倾向率来分析雷暴在气候变化中的升降程度。定义气候趋势系数为n年的雷暴日数系列与自然数列1，2…，n的相关系数，如果以rxy表示雷暴的气候趋势系数，则定义rxy为;

其中，n为年数，xy为第y年雷暴日数为雷暴日数的平均值=(n+1)/2，rxy的正(负)值表示雷暴日数在计算的时间内有线性增(减)的趋势。而符合自由度n-2的t分布，从而可以检验这种趋势是否显著［3］。

年雷暴日数的趋势定量化可用一次线性方程表示，即：

其含义表示雷暴日数xy与时间y之间的关系，其中回归系数b表示雷暴的气候趋势倾向。b＞0表示雷暴有增加的趋势，b＜0表示雷暴有减少的趋势，而且|b|的大小反映上升或下降的速率，本文把10 b称为气候倾向率［4］。

经统计计算，平塘县50 a年平均雷暴的变化参数为：rxy=-0.47，b=-0.394 8，a=62.927 4. 经检验rxy通过0.01信度检验。说明平塘县区域的50 a的年雷暴日数存在明显的减少趋势，其气候倾向率为 -3.9d/10a，即平塘县每 10a雷暴日数减少4d。

为了解平塘县各个季节雷暴日数的变化趋势，利用公式(2)计算平塘县各个季节雷暴日数系列变化规律，得到各个季节雷暴气候倾向率如表1。

表1 平塘县50 a各个季节的雷暴日变化气候倾向率

从表1可以看到平塘县各个季节的雷暴变化与年雷暴日的变化趋势相同，除了冬季都有不同程度的减少，其中春季和夏季减少趋势基本相同，均为每10 a减少1.8 d，而秋季减少趋势较弱，冬季则有弱的增加。

图3 平塘县1961—2010年雷暴日月平均变化图

3.2 雷暴的月变化

图3为平塘县1961—2010年50 a的雷暴日数各月平均分布图，分析图3得到，平塘县各月都有可能出现雷暴，多年月平均雷暴日数分布呈现单峰型，雷暴活跃期一般开始于3月，雷暴集中出现在3～9月，总计月平均雷暴日为49个，占全年雷暴日的93%;其中4～8月雷暴日数最多，50 a平均累计出现41.6个雷暴日，占年平均出现次数的79%;尤其7、8月份雷暴日数达到全年最高，总计为19.6 d，占年平均出现次数的37%。其次10、11、12、1和2月份50 a累计出现4.1个雷暴日，仅占年平均7.7%，而11、12和1月出现的雷暴更少，50 a平均累计为1.3个雷暴日，占全年的3%。

可见平塘县雷暴集中出现在3～9月，其中7、8月雷暴出现的概率最高;而其它月份雷暴出现的概率较小;11、12和1月份几乎无雷暴。

平塘县多年各月平均雷暴日数的分布，与大型的环流季节变化相对应，3月南方暖湿气流开始加强，而北方的冷空气有所减弱，常体现为静止锋控制，冷暖空气交汇，大气呈现不稳定状况，加之贵州为明显的喀斯特地形，容易形成局地不稳定层结，所以雷暴开始活跃。

7、8月份贵州省常受西太平洋副热带高压的控制，在其下沉气流控制下，会造成持续的高温天气，积聚不稳定能量，加之贵州地形，就容易形成热对流，造成局地不同强度的雷暴。冬季贵州省通常为单一的冷空气控制，层结较为稳定，所以雷暴出现的概率偏小。

3.3 雷暴初终日的变化

把某地1 a中第1次和最后1次闻雷的日期为该地的雷暴初日和终日。雷暴的初终日是很重要的气象要素。统计1961—2010年的平塘县雷暴观测资料得到平塘县初雷最早出现为1980年1月1日，最晚为1966年4月15日;终雷的最晚时间为12月30日，出现在1992年，最早结束为9月7日，出现在1971年和2003年。所以雷暴初终日出现的时间间隔相差较大，可达4个月。而雷暴初、终日之间的日数称为雷暴持续期，由此可得平塘县雷暴持续期年际变化较大，统计资料得平塘县雷暴50 a平均持续期为249 d，占全年的68%;2004年的雷暴持续期最长，为354 d;最短持续期为1976年的153 d。

雷暴出现的初、终日期是很重要的气候指数，不同保证率下雷暴初终日对工程建设、旅游、交通等有重要的现实意义。为此根据经验频率公式计算50 a内相应时段的雷暴初终日出现的保证率，如表1和表2，分析可得平塘县的雷暴多年初日普遍出现在2月中旬。90%保证率下初日出现在3月下旬。雷暴多年终日普遍在11月中旬，90%年份雷暴的终日出现在12月上旬。