近30年锡林郭勒盟地区雷暴时空变化特征分析

王宇宸

(锡林郭勒盟气象局，内蒙古 锡林浩特 026000)

锡林郭勒盟地处内蒙古自治区中部，东西距离600多km，南北距离400多km，总面积20.3万km2，约占内蒙古自治区总面积1/6。按中国气候区划分标准，属中温带干旱、半干旱大陆性气候，冬季寒冷、夏季炎热，雨热同期，地理环境和气候条件十分复杂[1]。年平均降水量在135 mm～380 mm之间，雨量分布由东南向西北递减，且雨季短促，降水多集中在6月—8月，其降水量的过渡分布决定了雷暴活动的空间分布。马志宪[2]等指出西太平洋副高脊是影响锡林郭勒地区大多数暴雨关键的环流系统，其季节性位移直接影响锡林郭勒盟地区降水的多寡，副高的活动特征与锡林郭勒盟暴雨有着极为密切的关系。从20世纪60年代以来，锡林郭勒盟暴雨次数在年代际上呈递增趋势，多发生时段在6月—9月，气候波动性大，夏季有强对流性天气产生，使该地区在特定季节存在雷暴灾害风险。李霞[3]对1994年—2013年锡林郭勒盟雷暴日特征进行了分析，得出全盟雷暴初日明显推迟，雷暴终日提前结束，雷暴日数逐年下降。虽然雷暴日数有下降趋势，但暴雨伴随雷暴出现概率不确定，目前天气预报大范围的降水天气预报精准，但区域间小概率暴雨无法精确定位。近些年，锡林郭勒盟地区城市经济发展速度较快，高层建筑及电子电力设备应用日趋广泛，并建设有旅游景观及大型文化场馆等人员密集型建筑，使潜在雷击灾害损失增加。因此，有必要对锡林郭勒盟地区的雷暴特征做全面分析，为锡林郭勒地区防雷服务提供科学参考依据。

1 资料与方法

利用锡林郭勒盟15个气象站1981年—2010年雷暴日数据及降水日观测数据，涵盖研究区15个市级及旗县级气象站点，如图1所示。使用数理统计方法及线性趋势分析锡林郭勒盟地区雷暴日年际变化、雷暴日月际变化及雷暴气候倾向率。统计30年间年均逐日雷暴日数、逐日降水日及逐日降水量，并分析雨中有雷率的年际变化与逐日变化。

2 雷暴时空变化特征及与降水的关系

2.1 雷暴日数

利用1981年—2010年锡林郭勒盟地区雷暴日数资料，统计分析得出锡林郭勒盟各站点30年平均雷暴日数为27.2 d，年际间有较大差异，其中最多达36.2 d，出现在1992年，最少为20.5 d，出现在2007年。研究区域内地区间年平均雷暴日数差异较大，最高值为37 d，出现在多伦县，最低值为19.4 d，出现在二连浩特，并呈现沿东南向西北方向递减的趋势。依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2012)规定的标准(年平均雷暴日大于25 d，不超过40 d的地区为中雷区；年平均雷暴日不超过25 d为少雷区)[4]，所统计站点中10个所在地区属中雷区，5个为少雷区，其中锡林浩特年平均雷暴日25.7 d，为中雷区。

图1 锡林郭勒盟气象观测站点分布

图2 1981年—2010年锡林郭勒盟雷暴日数年际变化

2.2 雷暴日数年际变化

1981年—2010年锡林郭勒盟地区雷暴日数年际变化呈下降趋势，如图2所示，年平均雷暴日数下降趋势为2.17 d/10 a，相关系数为0.4496。年平均雷暴日数最多36 d，出现在1992年，次多日数出现在2004年35 d；年平均雷暴日数最少21 d，出现在2007年，其次出现在2002年；锡林郭勒盟地区雷暴日数逐年减少，这与我国大部分地区平均雷暴频数在波动中减少的研究成果相一致[5,6]。

2.3 雷暴日数月变化

图3为1981年—2010年锡林郭勒盟雷暴日数月际变化图，由图2可知，锡林郭勒盟雷暴日数呈显著的季节性特征，雷暴多集中在夏季。锡林郭勒盟地区6月— 8月年平均雷暴日数分别为6.8 d、8.21 d与6.44 d，共占平均年雷暴日的78.8%。平均雷暴日数呈单峰形式，5月— 9月共有26.3个雷暴日，占总雷暴日数的96.7%，雷暴分布具有明显的集中性。雷暴日波谷为11月到次年3月，月平均0.01 d，1981年—2010年30年间仅有23次雷暴日记录，也极少有冬季雷暴。

图3 1981年—2010年锡林郭勒盟雷暴日数月际变化

图4 1981年—2010年锡林郭勒盟年均逐日降水日、逐日雷暴日及逐日降水量

2.4 雷暴与降水的关系

2.4.1 逐日雷暴日与逐日降水日。为掌握锡林郭勒盟地区的雷暴气候特点，统计各站点历史上任一天的雷暴气候概况，可分析历年1月—12月任意一天的雷暴气候概率[5]。从锡林郭勒盟逐日雷暴日数(图4)可知，雷暴日数和降水日数、降水量变化趋势一致，有较好的对应关系。在11月至次年3月发生雷暴概率接近0，4月—7月初呈上升期，7月底—10月雷暴日数逐渐下降接近至0，但在7月两最大峰值间出现一处短暂的波谷，为期15 d左右。逐日降水日数据基本与雷暴日同增同减，在7月—8月间亦存在30 d左右的波谷。逐日降水量数据趋势也与雷暴日数据相同，但在峰值点处约有10 d左右的滞后，表示8月间相对7月高降水而少雷暴。锡林郭勒盟夏季受副热带高压影响，降水较为丰沛，同时有利于雷暴活动；冬季主要受河套倒槽和蒙古冷涡影响下产生降水[7]，但地区冬季地表温度低，难以满足形成极不稳定大气层结的对流条件，使冬季雷暴日数记录极少，雷暴分布集中于5月—10月。

2.4.2 雨中有雷率。由于大气环流和热力及动力条件不同，降水中有雷和无雷均可出现。降雨时，人们会因为避雨等而忽略了防雷的重要性，因此引发了不少雷灾，分析降水中有雷和无雷，特别是降水中有雷情况对气象服务和预报业务都较为重要[5]。统计分析1981年—2010年间锡林郭勒盟地区降水日出现雷暴的比率，如图5(a)所示，最高为1986年的0.401，最低为2010年的0.239。30年间雨中有雷呈缓慢波动下降，其气候倾向率为-0.009/10 a，1995年后下降趋于明显，气候倾向率达-0.043/10 a，表明近年来降水日中出现雷暴天气的概率有所下降。

锡林郭勒盟30年间逐日雨中有雷率，如图5(b)所示，11月至次年3月几乎无雷暴，4月—7月初降水日发生雷暴概率逐渐上升，最高达到92.5%，随后振荡下降至0，整体呈单峰型分布。锡林郭勒盟雨中有雷率，也具有较强的季节性与集中性，表明雷暴影响因素于夏季较为活跃。

上升速度和水汽条件是影响雷暴动力、微物理过程和闪电活动的最重要因子[8]。锡林郭勒盟夏季炎热且雨热同期，夏季地面温度增温快，易形成对流，形成较高的上升速度。在合适的水气条件下易形成有利于雷暴的成熟期延长从而增强闪电活动，使6月—8月雨中有雷率远高于其他月份。

(a)雨中有雷率年际变化

(b)逐日雨中有雷率图5 1981年—2010年锡林郭勒盟雨中有雷率分布

3 结论

①1981年—2010年锡林郭勒盟地区多年平均雷暴日数为27.2 d，年际间差异较大。地区间平均雷暴日数差异较大，所统计站点中10个所在地区属中雷区，5个为少雷区。②1981年—2010年锡林郭勒盟地区雷暴日数年际变化呈下降趋势，年平均雷暴日数下降趋势为2.17 d /10 a，相关系数为0.4496。年平均雷暴日数最多36 d，出现在1992年，年平均雷暴日数最少21 d，出现在2007年。③1981年—2010年锡林郭勒盟地区雷暴日呈显著的季节性特征，雷暴多集中在夏季，共占平均年雷暴日的78.8%，极少有冬季雷暴，雷暴分布具有明显的集中性。④1981年—2010年锡林郭勒盟地区雷暴日数和降水日数、降水量变化趋势一致，有较好的对应关系。在11月至次年3月发生雷暴概率接近0，4月—7月初呈上升期，7月底—10月雷暴日数逐渐下降接近至0。 逐日降水量数据及逐日降水日数据基本与雷暴日同增同减，且8月间相对7月高降水而少雷暴。⑤1981年—2010年锡林郭勒盟地区雨中有雷率呈缓慢波动下降，其气候倾向率为-0.009/10 a，1995年后下降趋于明显，气候倾向率达-0.043/10 a，表明近年来降水日中出现雷暴天气的概率有所下降。