山西省年最大积雪深度极值分布及重现期极值估算

许云　王志伟　栾青

摘 要：利用山西省108个地面气象台站观测的日积雪资料，研究分析了建站以来至2015年我省年最大积雪深度极大值的空间分布特征；同时，用耿贝尔分布模型推算了山西省各地重现期为30，50，100年一遇的最大积雪厚度极值。

关键词：山西省；最大积雪深度；重现期；理论极值

中图分类号：P468.0+25 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.024

随着特大干旱、暴雨洪涝等多年一遇，甚至百年一遇的极端天气气候事件不断发生，对社会的影响也越来越大，特别是近10年来表现得尤为突出。因此，分析气候极值变化和推算气候极值具有重要的现实意义。

在建筑工程设计中，最大积雪厚度作为影响建筑结构安全的主要气象参数之一，可以用于推算雪荷载对建筑物的影响及破坏能力。山西省地处黄土高原，为不稳定积雪区，四面环山，中间有从南到北的断陷盆地，沟壑交错，地形极其复杂，海拔在300～3 000 m之间，天气气候特殊。2009-11-09—2009-11-12，山西省出现了超历史极值的大暴雪天气过程，28个县（市）积雪深度达20～30 cm。这给交通生产、设施农业和市政设施等造成严重影响。因此，分析研究我省最大积雪深度分布情况和合理估算最大雪深再现期，为防灾减灾和建筑结构设计提供参考，意义重大。

就目前而言，国内外在极端气象参数的分析中，公认较为出色的是耿贝尔分布（又称为第I型极值分布）模型，并在暴雨、冰雹等多种气象灾害预测中得到应用。本文利用我省的日积雪资料，研究分析了最大积雪深度极大值的空间分布特征；同时，用耿贝尔分布模型推算了我省各地重现期为30年、50年、100年的最大积雪深度极值。

1 数据来源

本文使用数据为山西省108个地面气象台站观测的日积雪深度资料，数据由山西省信息中心提供，其中历年最大积雪深度数据按每年7月份到次年6月份间的最大积雪深度统计。

2 研究方法

耿贝尔分布是极值渐进分布的一种理论模式，其概率分布函数为：

3 研究结果

3.1 各站年最大积雪深度极大值特征

统计山西省各地面观测台站建站以来年最大积雪深度极大值出现年份（图1）发现：2009年57个站出现有历史观测记录以来的极大值，1965年和2005年有6个站出现有记录以来年积雪厚度极大值，1978年和1989年分别有5站出现历史极大值，1987年、1994年、2003年和2007年有4站出现历史极大值。不难发现，大部分台站年最大积雪厚度极大值出现在2000年以后，这与近几年极端天气气候事件不断发生相吻合。

山西省各台站年最大积雪深度极大值分布如图2所示。由图2可知，我省年最大积雪深度极大值分布呈现出明显的空间差异，在太行山和吕梁山存在三个大值区域，可能与当地的特殊地形对天气系统和水汽的影响有关，即西部吕梁山对天气系统有阻挡作用，东部太行山对天气系统有双重作用，既可对东路湿空气产生阻挡作用，又同时对西路天气系统有动力抬升作用。年最大积雪深度极大值介于13～48 cm之间，大多数站的极大值在13～25 cm之间，中南部的东部地区极大值在25 cm以上，最大值出现在平定（48 cm），最小值出现在河曲（13 cm）。

3.2 各站年最大积雪深度极大值特征

本文利用耿贝尔分布分别拟合计算了各台站年最大积雪

深度不同重现期的理论极值，图3给出了重现期为30年、50年和100年的年最大积雪深度极值空间分布图。由图可看出：重现期为30年和100年的空间分布类似，最大中心主要位于阳泉、昔阳一带，最小中心主要位于运城西南部，中南部东部地区明显大于其他地区；重现期30年理论极值为介于12.1～29 cm之间；重现期100年理论极值介于15.3～37.2 cm之间；重现期50年理论极值介于13.4～32.5 cm之间，最小中心同样出现在运城西南部，但极值最大中心区域面积（大于25 cm）比30年和100年明显增大，全省大部分地区理论极值在20 cm以上。

4 结论

得出的将诶论有以下三点：①有观测记录以来，大部分台站年最大积雪厚度极大值出现在2000年以后，2009年更有57个站出现有历史观测记录以来的极大值。②山西省年最大积雪深度极大值分布呈现出明显的空间差异，在太行山和吕梁山存在三个大值区域，可能与当地的特殊地形对天气系统和水汽的影响有关。③本文利用耿贝尔分布分别拟合计算了各台站重现期为30年、50年和100年的年最大积雪深度极值，最小中心主要位于运城西南部，中南部东部地区明显大于其他地区。

参考文献

[1]朱瑞兆.应用气候手册[M].第1版.北京：气象出版社，1991：77-86.

[2]惠英，李栋梁，王文.河套及其邻近不稳定积雪区积雪日数时空变化规律研究[J].冰川冻土， 2009，31（3）：446-456.

[3]赵桂香，李韬光，范卫东，等.山西省大雪以上天气气候特征分析研究[C]//第27届中国气象学会年会应对气候变化分会场——人类发展的永恒主题论文集.北京：2010.

[4]刘广海，谢如鹤.基于耿贝尔分布的高温参数模型的分析与确定[J].广州大学学报（自然科学版）， 2009，8（4）：83-86.

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50009—2012 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

作者简介：许云，女，山西左权人，理学硕士，2010年毕业于中国气象科学研究院，工程师，主要从事设施和特色农业气象工作。

〔编辑：胡雪飞〕