张家口市雷暴气候变化特征

2019-11-11赵海江姜海灵

科技资讯 2019年24期

赵海江姜海灵

摘要：利用张家口市1960—2013年近54年以来的地面气象观测站雷暴观测资料，采用线性拟合、气候倾向率、M-K突变检验等方法对该市雷暴气候特征进行分析研究。结果表明：张家口市属于中雷区范围，近54年来张家口市雷暴日大约以1.21d/10a的倾向率减少。夏季雷暴日大约以1.29d/10a的倾向率减少，是雷暴日逐年减少主要原因，其中7月雷暴日减少最为明显。54年中张家口市雷暴日存在两个关键的减少突变点，突变点分别发生在1971年与1998年。雷暴在NW方向出现最多，以E、SE方向最少;在SE方向消散最多，以NW、W方向最少。

关键词：雷暴日气候特征保证率张家口

中图分类号：P427.321 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（c）-0054-04

Abstract： Observation data of the thunderstorm and its accompanied weather from Zhangjiakou ground meteorological station nearly 54 years from 1960 to 2013 were statistically analyzed by linear fitting， climate trend rate， M-K test and so on. The results showed that： The average annual thunderstorm days in Zhangjiakou city was in the moderate thunderstorm range. Nearly 54 years， thunderstorm day was reducing at the rate of about 1.21d/10a in the city. That summer thunderstorm day was reducing at the rate of about 1.29d/10a caused the reduction of the annual one. In the summer， thunderstorm day of July reduced most significantly. There are two key points of abrupt reduction，which occurred in 1971 and 1998，on the change of thunderstorm days in Zhangjiakou in Recent 54 years. The thunderstorms occurred mostly in the NW direction， with the least in E and SE direction， and dissipated mostly in SE direction， with the least in NW and W direction.

Key Words： Thunderstorm day; Climatic characteristics; Assurance rate; Zhangjiakou

雷暴是指積雨云云中、云间或云地之间产生的放电现象，表现为闪电兼有雷声，有时亦可只闻雷声而不见闪电的天气现象[1]。

近年来关于雷暴气候方面的研究较多[2-10]，针对张家口市雷暴的长序列气候变化趋势方面的研究很少，因此，该文采用气候倾向率、M-K突变检验等方法对张家口市雷暴气候变化特征进行详细分析，以期为该市防雷减灾工作提供决策依据。

1 资料与方法

1.1 数据来源

选取1960—2013年近54年以来的张家口市地面气象观测站雷暴观测资料作为研究对象，数据经过严格的质量检验。冬、春、夏、秋四季分别为前年12月至当年2月、3～5月、6～8月和9～11月。

1.2 研究方法

雷暴日数变化趋势：利用线性倾向估计方法计算，以倾向值表示变化程度，单位为d/10a;M-K突变检验方法，即通过计算正、反向样本序列的统计量UF和UB，然后利用两者的变化特点分析样本序列的变化趋势。UF≥0表明序列呈上升趋势，UF≤0则表明呈下降趋势，UF=0表示持平，而且当UF值超过1.96临界线时，表示显著上升或显著下降。如果UF和UB两条曲线出现交点，且交点在临界线之间，则交点对应的时刻便是突变开始的时间。

2 结果分析

2.1 年雷暴日年变化特征

图1揭示了张家口市1960—2013年逐年雷暴日变化趋势，近54年张家口市平均年雷暴日为37.7d，属于中雷区范围[12]。由图可以看到，雷暴日大值区集中在60、80及90年代，尤其是80年代中后期年雷暴日明显偏多，70年代发生雷暴次数相对偏少。最大年雷暴日出现在1970年，为50d;其次是1990年，为49d;最小雷暴日为25d（2007年），最多雷暴日是最小值的2倍，说明张家口市雷暴日年际间相差很大。从整体上看，近54年张家口市雷暴日呈现逐年减少的变化趋势，其变化趋势通过了α=0.05的显著性检验，可见该市雷暴日大约以1.21d/10a的倾向率进行减少。

2.2 季、月雷暴日变化特征

统计表明，1960—2013年期间，除冬季外，张家口市其余3个季节均有雷暴天气发生。春季、夏季、秋季雷暴日数占全年雷暴总日数分别为12.3%、72.8%、14.9%，因此夏季成为该地区雷暴高发季节;季雷暴日数逐年演变趋势表明（春、秋季图略），春季雷暴日数最多为10d（1967年），最少仅有1d（1974年、1976年、2007年）;秋季最多为12d（1995年），最少仅有1d（2012年）;夏季雷暴日数最多为40d（1970年），最少为15d（1972年）。春、夏、秋三季最大雷暴日相当于最小值均在2倍以上，说明了各季节雷暴日同样具有年际间差异较大的特征。

从年际变化看，54年中春季和秋季整体变化趋势不明显，雷暴日数围绕均值上下波动，但夏季雷暴日逐年减少的变化趋势较明显，线性趋势方程通过了α=0.05的显著性检验，可见张家口市夏季雷暴日大约以1.29d/10a的倾向率减少，也说明了该市年雷暴日逐年减少主要是由夏季雷暴日减少造成的，见图2（a）。进一步分析了夏季各月雷暴日年际变化趋势发现，6、7、8月雷暴日逐年变化均呈下降趋势，但下降幅度差异较大，7月雷暴日数下降趋势最明显，线性趋势方程为y=-0.0815x+12.446，且通过了α=0.05的显著性检验（其余两月均未通过显著性检验），因此可以认为7月是该市夏季雷暴日减少的主要原因。

2.3 雷暴日突变检验

张家口市1960—2013年年雷暴日的M-K突变检验结果见图3，给定显著性水平α=0.05，即u0.05=±1.96。由图3可知，54年中张家口市雷暴日存在两个关键突变点，一个是从1971年左右，雷暴日有一个明显减少的突变趋势，直至1984年雷暴日一直在低位震荡，从1985年起雷暴日开始缓慢上升，到1998年前后，雷暴日第二次出现了明显减少的突变趋势，之后一路下降。根据UF和UB区的交叉点，可以判断这两种减少的突变分别从1971年与1998年左右开始。

2.4 雷暴产生和消散的方位特征

图4分析了张家口市1960—2013年雷暴生成和消散方位。由图4（a）（b）可知，雷暴在测站的8个方位都可能出现，也都有可能消散，但各方位出现频次及消散频次相差悬殊。在NW方向雷暴出现最多，占总数的30.1%;SW次之，占总数的20.2%;以E、SE方向最少，分別占总数的3.7%和5.5%。消散方面，以SE方向最多，占总数的40.4%;E方向次之，占总数的21.1%;以NW、W方向最少，各自占总数的1.8%。另外，54年中过顶雷暴出现649次，占雷暴总数的26.8%。

3 结论

通过以上分析，得到以下几点结论。

（1）1960—2013年张家口市平均年雷暴日为37.7d，属于中雷区范围。雷暴日大值区集中在60、80及90年代，雷暴日年际间差异很大。从整体上看，近54年张家口市雷暴日大约以1.21d/10a的倾向率减少。

（2）夏季是该市雷暴高发季节，平均雷暴日为27.5d。夏季雷暴日大约以1.29d/10a的倾向率减少，说明了该市年雷暴日逐年减少的主要原因是夏季雷暴日的减少，而夏季雷暴日减少主要是由7月份雷暴日减少造成的。

（3）54年中该市雷暴日存在两个关键突变点，一个是从1971年左右，雷暴日出现了明显减少的突变趋势;1998年前后，雷暴日第二次出现了明显减少的突变趋势。

（4）雷暴在测站的8个方位都可能出现和消散。在NW方向雷暴出现最多，以E、SE方向最少;雷暴以SE方向消散最多，以NW、W方向最少。

参考文献

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[S].北京：气象出版社，1979.

[2] 刘梅，魏建苏，俞剑蔚，等.近57年江苏省雷暴变化趋势特征分析[J].热带气象学报，2010，26（2）：227-234.

[3] 杨竹云，孙亚林，古书鸿，等.勐腊县雷暴气候变化特征分析[J].云南大学学报：自然科学版，2013，35（2）：193-198.

[4] 陈思荣，朱伟军，周兵.中国雷暴气候分布特征及变化趋势[J].大气科学学报，2009，32（5）：703-710.

[5] 叶殿秀，张强，邹旭恺.三峡库区雷暴气候变化特征分析[J].长江流域资源与环境，2005，14（3）：37-39.