宜昌市雷暴气候特征分析

2013-11-08张盛超高琪清黄东杰

中低纬山地气象 2013年2期

张盛超，张明，高琪清，黄东杰

(1. 湖北省宜都市气象局，湖北宜都 443300;2. 湖北省宜昌市气象局，湖北宜昌 443000)

1 引言

雷暴是一种局部的但很猛烈的灾害天气，常伴有暴雨、大风、冰雹等恶劣天气［1］，造成人畜雷击死亡，毁坏建筑物、电力设备和电信设施，对人民生命财产造成严重威胁和损失。我国是一个雷暴多发国家，据不完全统计，每年因雷击造成人员伤亡达3 000～4 000 人，财产损失在50～100 亿人民币［2］。近年来有许多学者对我国雷暴活动的气候特征进行了研究，得出了许多有意义的结论，徐桂玉等［3］利用我国南方62个气象观测站1971—1995年月雷暴日数资料对我国南方雷暴的气候特征进行了研究，指出我国南方雷暴总体呈下降趋势，季节变化显著，空间分布不均;张家诚等［4］对我国的雷暴地理分布进行了分析，指出我国华南和滇南是雷暴发生的频繁地区;张敏锋等［5］研究了我国雷暴天气的气候特征，指出近30 a 来我国大部分地区平均雷暴频数在波动中减少，减少最多的为我国东南沿海地区，而东北地区雷暴日有增加的趋势;蔡新玲等［6］利用陕西省78个气象观测站近41 a月雷暴日数资料对陕西省雷暴的气候特征进行了研究，指出陕西省雷暴呈现南北多、中部少的分布特点，全年中6－8月为雷暴集中期，雷暴有逐渐减少的变化趋势;靳利梅等［7］对上海地区的雷暴特征进行了研究，分析了上海雷暴的时空分布特征及变化规律;谢波等［8］利用贵州省84个气象观测站近47 a 夏季逐日雷暴资料分析了贵州夏季雷暴的气候变化特征，指出贵州夏季雷暴分布具有明显的区域性、时间性和年际分布特征。

宜昌市位于湖北省西南部，地处长江上游与中游的结合部，鄂西山区向江汉平原的过渡地带，北、西、西南三面环山，中部为丘陵，东部为江汉平原的一部分，地势自西向东逐级下降，属于亚热带季风气候区。随着城市建设的发展和人民生活水平的日益提高，高层建筑物、电子设备不断增多，雷电灾害所带来的损失将会越来越严重。目前对宜昌市雷暴活动和雷电灾害的研究较少，因此，通过分析宜昌市雷暴的气候特征，一方面揭示宜昌市雷暴活动特点和气候规律，另一方面为雷暴天气的预测预警、雷击灾害评估和防雷减灾提供参考。

2 资料与方法

选取宜昌市9个气象观测站1965—2009年的逐日雷暴观测资料(夷陵区和三峡资料年限短均未使用)，资料来源于湖北省宜昌市气象局。1 d 中闻雷(不论其次数多少)即为1个雷暴日，只出现闪电而无雷暴记录的不作雷暴日统计。采用统计分析、线性趋势分析、Mann－ Kendall 法［9］等方法对宜昌市雷暴的气候特征及变化趋势进行分析。

3 结果分析

3.1 雷暴的空间分布

从近45 a 宜昌市年平均雷暴日数的空间分布可以看出(图1)，宜昌市年平均雷暴日数分布特点是西南山区、丘陵多(五峰、长阳和城区)，东部平原少(枝江和当阳)，年平均雷暴日数在29～43 d，＞40 d 的高雷暴区集中在五峰、长阳和城区，峰值在五峰43 d，年雷暴日数最少集中在枝江和当阳，枝江最少29 d。单站中年雷暴日数最多出现在长阳和宜都为63 d(1973年)，最少仅为15 d(兴山1980年和当阳1999年)。

图1 宜昌市年平均雷暴日数分布图（单位：d）

图2 宜昌市年雷暴日数的逐年变化图

3.2 雷暴的年代际和年际变化

图2 为年雷暴日数空间平均后逐年变化，可以看出，近45 a 宜昌市年雷暴日数平均为36.9 d，呈明显下降趋势(通过0.05 显著性水平检验)，气候倾向率为－1.8 d/10 a，且具有明显的年代际和年际变化。20世纪60年代中期至80年代中期雷暴日数偏多，大部年份雷暴日数在平均值以上，80年代中期以后下降趋势明显，且大部年份雷暴日数在平均值以下。

从雷暴日数气候倾向率空间分布来看(图3)，各站气候倾向率均为负值，说明均呈下降趋势但变化速率不同，其中远安、五峰和宜都下降趋势显著(通过0.01 显著性水平检验)，远安气候倾向率最大为－4.3 d/10 a，宜昌城区气候倾向率最小仅为－0.2 d/10 a。

图3 宜昌市年雷暴日数的气候倾向率分布图(单位:d/10 a)

3.3 雷暴的月季变化

宜昌市雷暴天气具有季节性强、高度集中和月际差异很大的特点。统计宜昌市各月平均雷暴日数(图4)，雷暴天气主要发生在4—9月，月平均雷暴日数呈单峰型，7月最多为9.6 d，占全年雷暴日数的26.1%，其次为8月8.3 d，占全年的22.6%，12月和1月雷暴日数最少。按四季上划分来看，夏季(6—8月)雷暴日最多为22.1 d，占全年的60.1%，其次为春季10.3 d，占全年的28%，秋季为3.1 d，占全年的8.4%，冬季最少1.3 d，占全年的3.5%。

图4 宜昌市雷暴日数的逐月分布

3.4 雷暴的突变检验

利用Mann－Kendall 法对宜昌市年雷暴日数序列进行突变检验如图5，用原气象序列构造统计量UF，用原气象序列反序列构造统计量UB，由UF 曲线可见，近45 a 宜昌市雷暴日数呈逐年下降趋势，在新世纪初中期超过了临界值1.96，说明雷暴日数在新世纪初中期下降趋势显著，从UF 线与UB 线交点来看，年雷暴日数在1984年前后发生了气候突变。

图5 宜昌市年雷暴日数突变检验图

3.5 雷暴初日、终日和活动期的变化

根据宜昌市近45 a 雷暴的初日和终日的统计结果(表1)，可以看出，宜昌市平均初雷日南部比北部地区明显要早，南部地区发生在2月中下旬，而北部地区发生在3月上旬初期，最早初雷日大部地区发生在1月1日，最早初雷日发生时间最晚的是兴山在1月26日;平均终雷日南部地区比北部地区稍晚，南部地区发生在10月上旬末到中旬，而北部地区主要发生在10月上旬初中期，最迟终雷日南部地区均在12月31日。

表1 宜昌市雷暴初日和终日分布 (月—日)

图6 宜昌市雷暴初日(图左)和终日(图右)的气候倾向率分布图(单位:d/10 a)

从雷暴的初日和终日变化趋势来看(图6)，各站平均初雷日有推迟的趋势，北部地区比中南部地区推迟更明显，兴山推迟最多，气候倾向率为6.4 d/10 a，宜昌城区推迟最少，气候倾向率仅为0.7 d/10 a;平均终雷日有提前的趋势，中北部地区比南部地区提前更明显，远安提前最多，气候倾向率为－9.2 d/10 a，五峰提前最少，气候倾向率为－1.4 d/10 a。

由于平均初雷日南部地区发生得早，平均终雷日发生得晚，所以南部地区的雷暴活动期比北部地区明显要长，南部地区雷暴活动期均在230 d 以上，而北部地区在220 d 左右。从雷暴活动期变化来看，各地雷暴活动期均呈下降趋势，说明宜昌市雷暴活动期在缩短，这与前面平均初雷日有推迟、平均终雷日有提前的趋势相吻合。