近53年青海省贵南县雷暴气候特征分析

时间：2024-05-22

聂永喜　聂宇

摘要利用青海省贵南县气象站观测的1961—2013年雷暴资料，采用气候倾向率、绝对变率和M-K检验等统计方法分析雷暴气候特征。结果表明，近53年贵南县年平均雷暴日数36.96 d，不属于多雷区，雷暴主要出现在6—8月（汛期），占全年的68.80%；近53年来贵南县雷暴日数呈不显著的减少趋势，雷暴初日（终日）呈不显著的推迟（提前）趋势，平均雷暴期呈显著缩短趋势；突变分析表明，年雷暴日数在1969年发生了由多到少的突变。

关键词雷暴；气候特征；突变分析；贵南县

中图分类号 S161 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）17-0168-02

Abstract Using the thunderstorm data observed from the meteorological station in Guinan County， Qinghai Province during 1961-2013， climatic characteristics of thunderstorms were analyzed using statistical methods such as climatic bias rate， absolute variability and MK test.The results showed that the average thunderstorm days in Guinan County were 36.96 days， which was not a multimined area. The thunderstorm occurred mainly in JuneAugust（flood season）， accounting for 68.80% of the whole year.In the past 53 years， the number of thunderstorm days in Guinan County showed a nonsignificant decrease trend，the beginning day of the thunderstorm （end of day） showed an insignificant delay（advance） trend， the average thunderstorm period showed a significant decrease trend.Mutation analysis showed that the number of thunderstorm days in 1969 had mutation from more to less.

Key words Thunderstorm；Climate characteristics；Mutation analysis；Guinan County

雷暴为积雨云中、云间或云地之间产生的放电现象，表现为闪电并有雷声，有时也只闻雷声而不见闪电。在雷暴发生时放电电压高、电流大、能量释放时间短，具有很强的破坏力[1-3]。贵南县地处祁连山边缘至昆仑山的过渡地带，属于柴达木地块的东延部分——共和盆地，地处西倾山与黄河之间，地理坐标为100°13′～101°33′E、35°09′～36°08′N，平均海拔3 600 m，总面积6 649.7 km2，境内大部分地区海拔在2 150～4 500 m，地形地貌复杂，多山地，地表生态环境脆弱，是对气候变化响应比较敏感的地区。随着经济发展和信息网络技术的普遍应用，雷暴引起的雷电灾害时有发生，另外贵南县大面积种植青稞、油菜等农作物，7—8月多发的雷暴天气及其相伴的强对流天气过程对农业生产极为不利。笔者利用贵南气象站1961—2013年雷暴观测资料，对贵南县年雷暴日数、雷暴初终日及其雷暴期的时空分布和变化特征进行分析。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用贵南县气象站1961—2013年逐日观测的雷暴资料，按3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12月—次年2月为冬季生成逐季序列及年序列。记录规定：雷暴日以1 d（20：00—次日20：00）内闻雷声（1次或几次）为1个雷暴日。一年中第1次发生雷暴的日期为雷暴初日，一年中最后1次发生雷暴的日期为雷暴终日。年雷暴日数为一年内雷暴日数的合计。雷暴期为当年雷暴初日和终日在内的初终日期之间的日数。30年平均值按世界气象组织（WMO）规定的1981—2010年平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 气候倾向率法。

气候要素的趋势系数变化采用一元线性回归方程表示：

y=a0+a1t（1）

则趋势变化率方程为dy（t）/dt=a1，把a1×10称作气候倾向率，方程中的系数可用最小二乘法或经验正交多项式来确定。可以从气候趋势系数求出气候倾向率。用线性相关系数判断变化趋势的程度是否显著[4] 。

1.2.2

Mann-Kendall突变法。利用Mann-Kendall方法[5-6]对雷暴日数变化情况进行突变检查。Mann-Kendall突变检验是非参数方法，不遵从某一特定分布，不受个别异常值干扰，能够客观地表征样本序列整体变化趋势，其统计量函数为：

UFk=dk-E（dk）var（dk）（k=1，2，…，n）（2）

UFk組成一条UF曲线，通过信度检验可得出其是否有明显的变化趋势。把此方法引用到反序列中，计算得到另一条曲线UB，则2条曲线在置信区间内的交点确定为突变点。给定显著性水平α=0.05，则统计量UF和UB的临界值为±1.96。UF>0，表示序列呈上升趋势；反之，表示呈下降趋势；大于或小于±1.96，表示上升或下降趋势明显。

1.2.3 绝对变率。

绝对变率反映要素序列的离散程度。绝对变率大表示气候序列变化幅度大；绝对变率越小表示气候序列变化幅度较小，或变化较为稳定。绝对变率表达式为：

D=1n|xi-|，=1nxi（3）

式中，D为气象要素的绝对变率，xi为第i年的气候要素值，为其平均值，n为样本数。

1.3 统计分析

雷暴的描述性统计、气候倾向率、统计检验分析利用Excel 2003、DPS 7.05等软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 年雷暴日变化特征

由图1可见，近53年贵南县年雷暴日数平均为36.96 d，根据我国年雷暴日数40 d为多雷区的标准[7]，贵南县不属于多雷区。从图1可以看出，近53年贵南县雷暴日数以0.9 d/10 a的速度减少，相关系数仅为0.161，未通过0.1信度检验。虽然减少趋势不明显，但53年来雷暴日数波动起伏明显，最多雷暴年为是1983年（57 d），最少雷暴年为1974年（21 d），最多年与最少年之差达36 d。20世纪60、80年代为雷暴日数偏多期，80年代雷暴日数最多，平均值达41.7 d；20世纪70年代、2001—2010年雷暴日数低于平均值，分别为31.6、34.3 d；20世纪90年代与平均值基本持平。年雷暴日数的绝对变率为6.4 d。

2.2 雷暴初终日变化特征

由图2可知，近53年来贵南县雷暴初日表现为推迟趋势，以2.6 d/10 a的速率推迟，雷暴初日与年份之间的相关系数为0.217，未通过显著性检验[8]；

平均雷暴初日为4月21日，最早出现在3月11日（1980年），最晚出现在5月30日（1995年）。近53年贵南县雷暴终日表现为提前趋势，提前速率为1.0 d/10 a，相关系数为0.125，未通过显著性检验；平均雷暴终日为10月3日，最早出现在8月30日（1988年），最晚出现在10月30日（1977年）。

2.3 雷暴期变化特征

从图3可以看出，近53年贵南县平均雷暴期为166 d，平均雷暴期以3.9 d/10 a的速度缩短，雷暴期与年份之间的相关系数为0.274，通过0.05水平显著性检验，说明雷暴期的缩短趋势是显著的。雷暴期的绝对变率为17.3 d，变化幅度较大。在雷暴期内，雷暴频次也有较大的变化。20世纪60、80年代年雷暴次数较多，分别为173.4、173.2 d；20世纪70、90年代雷暴次数与平均值基本持平，2001—2010年雷暴次数比平均值偏少。

2.4 雷暴日数的季节和月变化特征

从图4可以看出，近53年贵南县月均雷暴变化呈单峰型，7月雷暴日最多，平均9.4 d，占全年总雷暴日的25.4%，8月次之。夏季雷暴日占全年的68.80%，春季占全年的19.76%，秋季占全年的11.44%，冬季无雷暴发生。3月开始雷暴出现并逐渐增多，夏季受高原500 hPa切变线和副热带高压的影响[9]，雷暴活动频繁，7月发生频率最高，8月次之，9月骤减。

2.5 年雷暴日数的突变分析

从图5可看出，1961—2013年贵南县年雷暴日数序列UF和UB曲线交点在1969年，UF曲线一直下降，于1978年突破临界线，表明近53年贵南县雷暴日数在1969年发生了由多到少的突变。

3 结论

（1）贵南县不属于多雷区，多年平均雷暴日数36.96 d。近53年来年雷暴日数以0.9 d/10 a的速率呈不显著减少趋势，年雷暴日数的绝对变率大。年雷暴日数在1969年发生

了由多到少突变。

（2）近53年来贵南雷暴初日以2.6 d/10 a的速度推迟，雷暴终日以1.0 d/10 a的速度提前，但推迟和提前的趋势均不显著，雷暴初日的变率大于终日的变率；平均雷暴期为166 d，近53年平均雷暴期以3.9 d/10 a的速度显著缩短。

（3）近53年贵南县月均雷暴变化呈单峰型，7月雷暴日数最多。夏季雷暴日占全年的68.80%，春季占全年的19.76%，秋季占全年的11.44%，冬季无雷暴发生。

参考文献

[1] 张鸿发，郭三刚，张义军，等.青藏高原强对流雷暴云分布特征[J].高原气象，2003，22（6）：558-564.

[2] 赵年武，郭连云，颜亮东.近50年青海海南地区雷暴气候特征及其变化分析[J].农业灾害研究，2014，4（2）：20-24.

[3] 王万满，赵年武.近54年青海省共和地区雷暴气候特征分析[J].安徽农业科学，2012，40（7）：4259-4262.

[4] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：37-59.