克拉玛依市雷暴气候特征及气候相关气象因子分析

摘要：随着克拉玛依地区城镇化的迅速建设，以及经济的飞速发展，雷暴气候给克拉玛依地区高层建筑物以及各种敏感的通讯设备均构成了一定的威胁。本文利用克拉玛依市1961-2014年雷暴日、降水量、气温观测数据，研究了克拉玛依市雷暴活动变化情况，雷暴活动与降水量、气温之间的相关性关系以及闪电活动变化情况。研究表明：（1）克拉玛依市年雷暴日数的频次上存在一定的差异性，克拉玛依市年雷暴日数在25-30天，出现的频次最高，年雷暴日活动以0.2709的速率减少，年雷暴日持续期以0.5324的速率减少；（2）年降水量以0.6887的速率增多，降水量与雷暴日数之间存在高度的负相关性的关系，年平均气温以0.0184的速率增温，年平均气温与雷暴日数之间存在中度的负相关性的关系。

关键词：克拉玛依；雷暴活动；年变化；降水；气温

Karamay City thunderstorm climatic characteristics and climate related meteorological factor analysis

Abstract With the rapid construction of Karamay's urbanization and the rapid economic development，the thunderstorms posed a threat to high-rise buildings in the Karamay area and various sensitive communications equipment. In this paper，the thunderstorm activity in Karamay City，the correlation between thunderstorm activity and precipitation，temperature and the change of lightning activity were studied by using thunderstorm days，precipitation and temperature observation data in Karamay City from 1961 to 2014. The results show that：（1）There are some differences in the frequency of thunderstorm days in Karamay City. The number of thunderstorm days in Karamay City is 25-30 days，the highest frequency occurs，and the annual thunderstorm activity decreases at the rate of 0.2709，（2）The annual precipitation increased at a rate of 0.6887，and there was a high negative correlation between the precipitation and the number of thunderstorm days. The annual average temperature increased at a rate of 0.0184，and the annual mean temperature and thunderstorm there is a moderate negative correlation between days.

Keywords：Karamay；thunderstorm activity；Changes；precipitation；temperature

1引言

随着克拉瑪依地区城镇化的迅速建设，以及经济的飞速发展，雷暴气候给克拉玛依地区高层建筑物以及各种敏感的通讯设备均构成了一定的威胁。大自然的这种超强放电现象，不仅能引起人类和动物的伤亡，还会引起森林火灾，以及电力，通讯设备造成信息传输中断等重要灾情[1]。

目前国内外很多学者对闪电的形成机理以及区域性闪电活动时空分布特征进行了研究。保尔汗江·买买提等[2]根据气象部门提供的新疆地区近9年的雷灾统计资料，对新疆地区雷电灾情空间分布情况进行了分析。马旭等[3]对新疆地区雷暴活动天气过程进行了研究，对雷暴发生过程进行了天气形势分类。包斌等[4]利用新疆近39年的雷暴活动统计资料，主要研究了新疆地区，雷暴活动的空间分布特征。王继新等[5]利用卡拉玛依地区近30年的雷暴活动统计资料，主要研究了该地区雷暴日变化情况以及闪电频次日、季节等变化情况，主要得出了，该地区的雷暴日数以及闪电频次均呈递减的变化趋势。Sheridan等[6]利用美国闪电定位以及降水实测数据，研究了地闪活动与降水强度之间的关系，研究表明两者之间的相关性系数随着地域的不同而改变。J.Montanya等[7]利用实测地面大气电场数据以及电场仪周围气温、湿度等气候因子，主要采用了主成分分析多元统计算法，建立了雷暴预测模型。

本文主要利用雷暴日观测数据、降水量、气温资料，研究了克拉玛依市雷暴活动变化情况，雷暴活动与降水量、气温之间的相关性关系以及闪电活动变化情况，旨在对克拉玛依市雷暴活动规律进行深入的探讨，研究所得结论能够为克拉玛依市雷灾风险评估、防雷减灾工作都能提供一些参考依据。

2雷暴日变化情况

2.1雷暴日频次变化

在本文中，对克拉玛依市1961-2014年在不同雷暴日数变化情况下的频次进行了统计，主要用来研究该地区雷暴日频次的波动趋势。图1为年雷暴日频数统计结果，图中显示出，在该地区的年雷暴日数的频次上存在一定的差异性，克拉玛依市年雷暴日数在25-30天，出现的频次最高，为18次。其次是年雷暴日数在15-20天的频次也相对较高，统计出的频次为11次。而该地区年雷暴日数在35-40天、30-35天统计出的频次相一致，均为7次，且该地区年雷暴日数在50-55天、45-50天以及10-15天统计出的频次也一致，均为1次，频次相对较少。

2.2雷暴日年际变化

本文利用克拉玛依市多年的雷暴日统计资料，统计出了每年的雷暴日，来研究该地区的雷暴日数年际变化情况。根据统计资料显示，该地区多年平均雷暴日数为39天，可以看出该雷暴活动较多。图2为克拉玛依市多年雷暴日数变化趋势以及曲线拟合结果，图中显示出，该地区逐年的雷暴日数波动较大，具有一定的年际变化差异性。根据一元回归方程显示出，方程的斜率为-0.2709，且小于0，这说明了克拉玛依市的年雷暴日活动以0.2709的速率减少。根据二元曲线拟合曲线显示出，该二元曲线在变化过程中，存在一个谷值，在1995年之前，克拉玛依市年雷暴日呈减少的变化趋势，而在1995年之后雷暴日数又开始增加。

2.3雷暴日持续期变化

雷暴日数持续期表示，在一年内观测到的第一个雷暴活动开始，一直到一年内最后一次发生雷暴活动的时间，在此过程中所统计出的时间，称为雷暴日数持续期。

根据统计资料显示，该地区雷暴日活动平均持续期为218天，可以看出雷暴活动持续时间较长。图3为克拉玛依市多年雷暴日数持续期变化趋势以及曲线拟合结果，图中显示出，该地区逐年的雷暴日数持续期波动较大，具有一定的年际变化差异性。根据一元回归方程显示出，方程的斜率为-0.5324，且小于0，这说明了克拉玛依市的年雷暴日持续期以0.5324的速率减少。根据二元曲线拟合曲线显示出，该二元曲线在变化过程中，存在一个谷值，在1995年之前，克拉玛依市年雷暴日持续期呈减少的变化趋势，而在1995年之后雷暴日数持续期又开始增加。

3雷暴日与气象因子关系

一般在降水过程中通常有闪电的发生，降水与闪电活动均与微物理过程相关，有学者研究得出，降水与雷电活动之间存在着一定的关系，在闪电活动较为频繁的区域，往往降水量也较大[8-9]。Tapia等[10]利用雷暴日、降水、气温资料，研究了三个气象要素之间的相关性，得出了两者之间存在的相关性关系，且在时间和空间上均具有较好的对应关系。

3.1雷暴日与降水量关系

雷暴活动产生于对流系统中，且雷暴常常伴随着降水天气，图4为克拉玛依市年降水量变化规律以及曲线拟合结果，图中显示出，该地区逐年的降水量波动较大，具有一定的年际变化差异性。根据一元回归方程显示出，方程的斜率为0.6887，且大于0，这说明了克拉玛依市的年降水量以0.6887的速率增多。根据二元曲线拟合曲线显示出，该二元曲线在变化过程中，存在一个峰值，在2005年之前，克拉玛依市年降水量呈增多的变化趋势，而在2005年之后该地区年降水量没有显著的增多或者减少的变化趋势。

本文计算出了克拉玛依市多年降水量、雷暴日数之间的相关性系数为-0.6214，这说明了该地区降水量与雷暴日数之间存在高度的负相关性的关系。

3.2雷暴日与气温关系

图5为克拉玛依市年平均气温变化规律以及曲线拟合结果，图中显示出，该地区逐年的平均气温波动较大，具有一定的年际变化差异性。根据一元回归方程显示出，方程的斜率为0.0184，且大于0，这说明了克拉玛依市的年平均气温以0.0184的速率增温。根据二元曲线拟合曲线显示出，该二元曲线在变化过程中，存在一个谷值，在1975年之前，克拉玛依市年平均气温呈降温的变化趋势，而在1975年之后该地区年平均气温呈增温的变化趋势。

本文计算出了克拉玛依市多年平均气温、雷暴日数之间的相关性系数为-0.5233，这说明了该地区年平均气温与雷暴日数之间存在中度的负相关性的关系。

4结论

本文主要利用克拉玛依市1961-2014年雷暴日观测数据、降水量、气温资料，研究了克拉玛依市雷暴活动变化情况，雷暴活动与降水量、气温之间的相关性关系以及闪电活动变化情况。主要得出了以下结论：

（1）克拉玛依市年雷暴日数的频次上存在一定的差异性，克拉玛依市年雷暴日数在25-30天，出现的频次最高，为18次。其次是年雷暴日数在15-20天的频次也相对较高，统计出的频次为11次。克拉玛依市的年雷暴日活动以0.2709的速率减少

（2）克拉玛依市逐年的雷暴日数持续期波动较大，具有一定的年际变化差异性，年雷暴日持续期以0.5324的速率减少，在1995年之前，年雷暴日持续期呈减少的变化趋势，而在1995年之后雷暴日数持续期又开始增加。

（3）克拉玛依市逐年的降水量波动较大，具有一定的年际变化差异性，年降水量以0.6887的速率增多，在2005年之前，克拉玛依市年降水量呈增多的变化趋势，而在2005年之后该地区年降水量没有显著的增多或者减少的变化趋势，降水量与雷暴日数之间存在高度的负相关性的关系。年平均气温以0.0184的速率增温，在1975年之前，克拉玛依市年平均气温呈降温的变化趋势，而在1975年之后该地区年平均气温呈增温的变化趋势，年平均气温与雷暴日数之间存在中度的负相关性的关系。

参考文献

[1] 许小峰.雷电灾害与监测预报[J].气象，2004，30（12）：17-21.

[2] 保尔汗江·买买提. 2000-2009年新疆雷电灾情分析[J]. 干旱区研究，2011，28（2）：301-305.

[3] 马旭，马德荣. 新疆雷暴天气过程分型[J]. 沙漠与绿洲气象，2002，25（1）：8-9.

[4] 包斌，张巎，王旭，等. 新疆雷暴的统计特征[J]. 沙漠与绿洲气象，2001，24（6）：13-15.

[5] 王继新，余小玲. 克拉玛依1971—2008年雷暴、闪电气候特征分析[J]. 沙漠与绿洲气象，2010，4（1）：41-43.

[6] Sheridan S C，Griffiths J F.Orville R E. Warm season cloud -to-ground lightning-precipitation relationships in the South Central Umted States. Wea Forecasting，1997，12（2）：449 458.

[7] J.Montanya，J.Bergas，B.Hermoso. Electric field measurements at ground level as a basis for lightning hazard warning [J]. Journal of Electrostatics，2004，60（3）：241-246.

[8] 冯桂力. 强对流天气的闪电特征及其与动力过程和降水结构关系的研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，2008.

[9] 刘冰，郭凤霞，龚嘉锵等. 中低层风速对雷暴云闪电和降水的影响[C].S13 第十届防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估. 2012.

[10] Tapia A，Smith J A，Dixon M. 1998，Estimation of convective rain fall from lightning observation. J Appl Meteor，37：1497-1509.

作者简介：彭志潮（1993-）男，汉族，新疆省昌吉州木垒县人，本科学历，助理工程师，从事天气观測工作。

（作者单位：新疆和静县巴音布鲁克气象站）