宜昌市雷暴氣候特征分析

張盛超，張 明，高琪清，黃東杰

(1. 湖北省宜都市氣象局，湖北 宜都 443300;2. 湖北省宜昌市氣象局，湖北 宜昌 443000)

1 引言

雷暴是一種局部的但很猛烈的災(zāi)害天氣，常伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹等惡劣天氣［1］，造成人畜雷擊死亡，毀壞建筑物、電力設(shè)備和電信設(shè)施，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅和損失。我國(guó)是一個(gè)雷暴多發(fā)國(guó)家，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年因雷擊造成人員傷亡達(dá)3 000～4 000 人，財(cái)產(chǎn)損失在50～100 億人民幣［2］。近年來(lái)有許多學(xué)者對(duì)我國(guó)雷暴活動(dòng)的氣候特征進(jìn)行了研究，得出了許多有意義的結(jié)論，徐桂玉等［3］利用我國(guó)南方62個(gè)氣象觀測(cè)站1971—1995年月雷暴日數(shù)資料對(duì)我國(guó)南方雷暴的氣候特征進(jìn)行了研究，指出我國(guó)南方雷暴總體呈下降趨勢(shì)，季節(jié)變化顯著，空間分布不均;張家誠(chéng)等［4］對(duì)我國(guó)的雷暴地理分布進(jìn)行了分析，指出我國(guó)華南和滇南是雷暴發(fā)生的頻繁地區(qū);張敏鋒等［5］研究了我國(guó)雷暴天氣的氣候特征，指出近30 a 來(lái)我國(guó)大部分地區(qū)平均雷暴頻數(shù)在波動(dòng)中減少，減少最多的為我國(guó)東南沿海地區(qū)，而東北地區(qū)雷暴日有增加的趨勢(shì);蔡新玲等［6］利用陜西省78個(gè)氣象觀測(cè)站近41 a月雷暴日數(shù)資料對(duì)陜西省雷暴的氣候特征進(jìn)行了研究，指出陜西省雷暴呈現(xiàn)南北多、中部少的分布特點(diǎn)，全年中6－8月為雷暴集中期，雷暴有逐漸減少的變化趨勢(shì);靳利梅等［7］對(duì)上海地區(qū)的雷暴特征進(jìn)行了研究，分析了上海雷暴的時(shí)空分布特征及變化規(guī)律;謝波等［8］利用貴州省84個(gè)氣象觀測(cè)站近47 a 夏季逐日雷暴資料分析了貴州夏季雷暴的氣候變化特征，指出貴州夏季雷暴分布具有明顯的區(qū)域性、時(shí)間性和年際分布特征。

宜昌市位于湖北省西南部，地處長(zhǎng)江上游與中游的結(jié)合部，鄂西山區(qū)向江漢平原的過(guò)渡地帶，北、西、西南三面環(huán)山，中部為丘陵，東部為江漢平原的一部分，地勢(shì)自西向東逐級(jí)下降，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，高層建筑物、電子設(shè)備不斷增多，雷電災(zāi)害所帶來(lái)的損失將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。目前對(duì)宜昌市雷暴活動(dòng)和雷電災(zāi)害的研究較少，因此，通過(guò)分析宜昌市雷暴的氣候特征，一方面揭示宜昌市雷暴活動(dòng)特點(diǎn)和氣候規(guī)律，另一方面為雷暴天氣的預(yù)測(cè)預(yù)警、雷擊災(zāi)害評(píng)估和防雷減災(zāi)提供參考。

2 資料與方法

選取宜昌市9個(gè)氣象觀測(cè)站1965—2009年的逐日雷暴觀測(cè)資料(夷陵區(qū)和三峽資料年限短均未使用)，資料來(lái)源于湖北省宜昌市氣象局。1 d 中聞雷(不論其次數(shù)多少)即為1個(gè)雷暴日，只出現(xiàn)閃電而無(wú)雷暴記錄的不作雷暴日統(tǒng)計(jì)。采用統(tǒng)計(jì)分析、線性趨勢(shì)分析、Mann－ Kendall 法［9］等方法對(duì)宜昌市雷暴的氣候特征及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

3 結(jié)果分析

3.1 雷暴的空間分布

從近45 a 宜昌市年平均雷暴日數(shù)的空間分布可以看出(圖1)，宜昌市年平均雷暴日數(shù)分布特點(diǎn)是西南山區(qū)、丘陵多(五峰、長(zhǎng)陽(yáng)和城區(qū))，東部平原少(枝江和當(dāng)陽(yáng))，年平均雷暴日數(shù)在29～43 d，＞40 d 的高雷暴區(qū)集中在五峰、長(zhǎng)陽(yáng)和城區(qū)，峰值在五峰43 d，年雷暴日數(shù)最少集中在枝江和當(dāng)陽(yáng)，枝江最少29 d。單站中年雷暴日數(shù)最多出現(xiàn)在長(zhǎng)陽(yáng)和宜都為63 d(1973年)，最少僅為15 d(興山1980年和當(dāng)陽(yáng)1999年)。

圖1 宜昌市年平均雷暴日數(shù)分布圖（單位：d）

圖2 宜昌市年雷暴日數(shù)的逐年變化圖

3.2 雷暴的年代際和年際變化

圖2 為年雷暴日數(shù)空間平均后逐年變化，可以看出，近45 a 宜昌市年雷暴日數(shù)平均為36.9 d，呈明顯下降趨勢(shì)(通過(guò)0.05 顯著性水平檢驗(yàn))，氣候傾向率為－1.8 d/10 a，且具有明顯的年代際和年際變化。20世紀(jì)60年代中期至80年代中期雷暴日數(shù)偏多，大部年份雷暴日數(shù)在平均值以上，80年代中期以后下降趨勢(shì)明顯，且大部年份雷暴日數(shù)在平均值以下。

從雷暴日數(shù)氣候傾向率空間分布來(lái)看(圖3)，各站氣候傾向率均為負(fù)值，說(shuō)明均呈下降趨勢(shì)但變化速率不同，其中遠(yuǎn)安、五峰和宜都下降趨勢(shì)顯著(通過(guò)0.01 顯著性水平檢驗(yàn))，遠(yuǎn)安氣候傾向率最大為－4.3 d/10 a，宜昌城區(qū)氣候傾向率最小僅為－0.2 d/10 a。

圖3 宜昌市年雷暴日數(shù)的氣候傾向率分布圖(單位:d/10 a)

3.3 雷暴的月季變化

宜昌市雷暴天氣具有季節(jié)性強(qiáng)、高度集中和月際差異很大的特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)宜昌市各月平均雷暴日數(shù)(圖4)，雷暴天氣主要發(fā)生在4—9月，月平均雷暴日數(shù)呈單峰型，7月最多為9.6 d，占全年雷暴日數(shù)的26.1%，其次為8月8.3 d，占全年的22.6%，12月和1月雷暴日數(shù)最少。按四季上劃分來(lái)看，夏季(6—8月)雷暴日最多為22.1 d，占全年的60.1%，其次為春季10.3 d，占全年的28%，秋季為3.1 d，占全年的8.4%，冬季最少1.3 d，占全年的3.5%。

圖4 宜昌市雷暴日數(shù)的逐月分布

3.4 雷暴的突變檢驗(yàn)

利用Mann－Kendall 法對(duì)宜昌市年雷暴日數(shù)序列進(jìn)行突變檢驗(yàn)如圖5，用原氣象序列構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量UF，用原氣象序列反序列構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量UB，由UF 曲線可見(jiàn)，近45 a 宜昌市雷暴日數(shù)呈逐年下降趨勢(shì)，在新世紀(jì)初中期超過(guò)了臨界值1.96，說(shuō)明雷暴日數(shù)在新世紀(jì)初中期下降趨勢(shì)顯著，從UF 線與UB 線交點(diǎn)來(lái)看，年雷暴日數(shù)在1984年前后發(fā)生了氣候突變。

圖5 宜昌市年雷暴日數(shù)突變檢驗(yàn)圖

3.5 雷暴初日、終日和活動(dòng)期的變化

根據(jù)宜昌市近45 a 雷暴的初日和終日的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)，可以看出，宜昌市平均初雷日南部比北部地區(qū)明顯要早，南部地區(qū)發(fā)生在2月中下旬，而北部地區(qū)發(fā)生在3月上旬初期，最早初雷日大部地區(qū)發(fā)生在1月1日，最早初雷日發(fā)生時(shí)間最晚的是興山在1月26日;平均終雷日南部地區(qū)比北部地區(qū)稍晚，南部地區(qū)發(fā)生在10月上旬末到中旬，而北部地區(qū)主要發(fā)生在10月上旬初中期，最遲終雷日南部地區(qū)均在12月31日。

表1 宜昌市雷暴初日和終日分布 (月—日)

圖6 宜昌市雷暴初日(圖左)和終日(圖右)的氣候傾向率分布圖(單位:d/10 a)

從雷暴的初日和終日變化趨勢(shì)來(lái)看(圖6)，各站平均初雷日有推遲的趨勢(shì)，北部地區(qū)比中南部地區(qū)推遲更明顯，興山推遲最多，氣候傾向率為6.4 d/10 a，宜昌城區(qū)推遲最少，氣候傾向率僅為0.7 d/10 a;平均終雷日有提前的趨勢(shì)，中北部地區(qū)比南部地區(qū)提前更明顯，遠(yuǎn)安提前最多，氣候傾向率為－9.2 d/10 a，五峰提前最少，氣候傾向率為－1.4 d/10 a。

由于平均初雷日南部地區(qū)發(fā)生得早，平均終雷日發(fā)生得晚，所以南部地區(qū)的雷暴活動(dòng)期比北部地區(qū)明顯要長(zhǎng)，南部地區(qū)雷暴活動(dòng)期均在230 d 以上，而北部地區(qū)在220 d 左右。從雷暴活動(dòng)期變化來(lái)看，各地雷暴活動(dòng)期均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明宜昌市雷暴活動(dòng)期在縮短，這與前面平均初雷日有推遲、平均終雷日有提前的趨勢(shì)相吻合。

4 結(jié)論與討論

①宜昌市雷暴日數(shù)具有明顯的空間分布差異:西南山區(qū)、丘陵多，東部平原少，年平均雷暴日數(shù)在29～43 d，高雷暴區(qū)集中在五峰、長(zhǎng)陽(yáng)和宜昌城區(qū)，峰值在五峰43 d，枝江最少29 d。

②近45 a 宜昌市雷暴日數(shù)呈明顯下降趨勢(shì)，其中遠(yuǎn)安、五峰和宜都下降趨勢(shì)最為顯著，遠(yuǎn)安平均每10 a 減少4.3 d，而平均每10 a 減少最少的是宜昌城區(qū)僅為0.2 d。

③雷暴日數(shù)具有明顯的季節(jié)變化，4－9月為雷暴天氣多發(fā)期，月平均雷暴日數(shù)呈單峰型，7月達(dá)到最高值9.6 d，8月為次高峰，9月開(kāi)始迅速減少，從10月開(kāi)始到次年2月雷暴發(fā)生較少。

④利用Mann－Kendall 法突變檢驗(yàn)顯示，雷暴日數(shù)在1984年前后發(fā)生了氣候突變。

⑤平均初雷日南部地區(qū)比北部地區(qū)明顯要早，平均終雷日南部地區(qū)比北部地區(qū)稍晚，且平均初雷日有推遲的趨勢(shì)，平均終雷日有提前的趨勢(shì)。南部地區(qū)的雷暴活動(dòng)期比北部地區(qū)長(zhǎng)，各地雷暴活動(dòng)期均呈縮短趨勢(shì)。

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