溫州地區(qū)雷暴日數(shù)時空變化研究

王海東，萬 寒，吳正可

(1. 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000，2. 浙江省溫州市氣象局，浙江 溫州 325000)

1 引言

雷暴是由發(fā)展旺盛的積雨云引起閃電、雷鳴現(xiàn)象的局地風(fēng)暴。雷暴的水平范圍為幾千米到幾十千米，伸向高空的高度可達(dá)8～15 km;可持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘，通常伴有陣雨、大風(fēng)，有時也伴有冰雹或龍卷風(fēng)。

雷暴是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，具有極強(qiáng)的破壞性和殺傷力，直接威脅著人們的生命和財產(chǎn)的安全。尤其是近幾年隨著電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)的泛應(yīng)用，城市高層建筑物的日益增多，雷電災(zāi)害的影響范圍越來越廣，危害程度越來越重，造成損失及社會影響越來越大，對國民經(jīng)濟(jì)造成的危害日趨嚴(yán)重。關(guān)于雷電的時空分布已經(jīng)有很多人做過研究，如張敏鋒等［1］利用我國30 a 歷年雷暴日資料，對我國年平均雷暴日的時空分布特征及其異常變化進(jìn)行了研究，將我國年平均雷暴日的分布分為4個區(qū)域。林建等［2］統(tǒng)計分析了中國雷電事件的時空分布特征及雷電在發(fā)展階段和消退階段的路徑變化。朱曦嶸等［3］、孫麗等［4］和高留喜等［5］分別對冊亨縣、遼寧和山東等地的雷暴特征進(jìn)行了研究。溫州地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的浙江省，屬于雷暴頻發(fā)地區(qū)［6］。通過分析溫州雷暴的時空分布特征，研究其變化的規(guī)律性，可以幫助預(yù)報員更好地開展雷暴的預(yù)報及防雷減災(zāi)工作。

2 資料的選取和統(tǒng)計方法

由于溫州地區(qū)8個縣站資料的保存時間序列不一致(如溫州站1951年起，平陽1957年，樂清和瑞安1960年，泰順1961年，洞頭、文成和永嘉1971年起)，為了保證數(shù)據(jù)時間序列的統(tǒng)一性和比較性，資料選取從1971—2012年40 a 各站的觀測數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

以1 d 內(nèi)聽到1 次或1 次以上雷聲統(tǒng)計為1個雷暴日，只有閃電沒有雷聲不計其中，只要在這一天內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生過雷暴，聽到過雷聲，而不論雷暴延續(xù)了多長時間，都視為一個雷暴日［7］。年雷電日數(shù)等于全年雷電日數(shù)的總和，平均雷暴日數(shù)為8個縣站的平均得到。

3 結(jié)果和分析

3.1年雷暴日數(shù)的年際變化和距平變化

溫州全市1971—2012年的年平均雷暴日數(shù)為45.2 d，最大的年雷暴日數(shù)為78.5 d(1975年)，最小的年雷暴日數(shù)為30.3 d(1978年)，圖1 是溫州地區(qū)平均年雷暴日數(shù)的年際變化及趨勢圖，可以看出溫州地區(qū)年雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢，線性變化為y =－0.364 9 x + 50.973(y 為年雷暴日數(shù)，x 為年)，即年雷暴日數(shù)以每10 a 減少3.6 d 的速度在下降。從年際變化來看，1970 s 和1980 s 前中期年雷暴日數(shù)較多，80年代末期開始，年雷暴日數(shù)逐漸減少。圖2 為溫州地區(qū)平均年雷暴日數(shù)的距平變化圖，可以更清楚地看到80年代末期以后，年雷暴日數(shù)多為負(fù)距平，尤其是1998—2009年的10 a 間，年雷暴日數(shù)都是負(fù)距平，低于多年平均值(1971—2012年)。

溫州雷暴日數(shù)和全國各地雷暴日數(shù)一樣，都呈現(xiàn)遞減趨勢［2］，這和任國玉等［8］指出的中國與溫度相關(guān)的極端氣候事件強(qiáng)度和頻率一般呈降低趨勢或穩(wěn)定態(tài)勢也是吻合的。

圖1 溫州地區(qū)平均年雷暴日數(shù)的年際變化及趨勢圖

圖2 溫州地區(qū)平均年雷暴日數(shù)的距平變化圖

3.2 雷暴日數(shù)的月變化

根據(jù)資料統(tǒng)計，溫州雷暴以夏季(6—8月)最多，占全年的55.7%，其次是春季(3—5月)占27.8%，秋季(9—11月)占14.0%，冬季(12—2月)發(fā)生雷暴的次數(shù)很少，只占0.03%。

圖3 溫州地區(qū)平均雷暴日數(shù)的月變化特征

圖3 是溫州地區(qū)平均雷暴日數(shù)的月分布圖。統(tǒng)計表明，溫州各個月都有可能發(fā)生雷暴，主要發(fā)生在3—9月，雷暴日數(shù)最多的月份為7—8月，分別為8.8 次和9.2 次，6月次之，有6.2 次;雷暴日數(shù)最少的月份為1月，有0.1 次，12月和11月次之，分別為0.2 次和0.5 次;雷暴日數(shù)月分布的擬合曲線呈雙峰型:峰值分別出現(xiàn)在8月和4月。

林建等［2］指出全國雷電主要發(fā)生在4—9月，7月達(dá)到峰值，月平均9 d 左右，11—次年2月全國幾乎無雷暴出現(xiàn);南方區(qū)雷電發(fā)生最早，結(jié)束最晚，3月開始9月才結(jié)束，在4月有一個次極值，但雷暴日數(shù)峰值主要集中在7—8月。和全國雷暴日數(shù)的月變化相比，溫州雷暴月變化跨度大，各個月都有發(fā)生，峰值的月份分布和南方區(qū)較統(tǒng)一。

3.3 雷暴的平均初終日

表1 溫州各縣市雷暴平均初終日 (單位:d)

根據(jù)資料統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)溫州雷暴的發(fā)生在地區(qū)分布上有早有晚，雷暴初日最早在1月7日，最晚在4月25日;雷暴終日最早在8月19日，最晚在12月27日。平均而言，一般都在2月底至3月初開始，到10月結(jié)束，初終日間隔平均為233 d。雷暴是在適合的大氣環(huán)境中生成的，雷暴初、終日除了受其他因素影響外，主要的影響因素可能是氣溫。通過計算初、終日對應(yīng)的侯平均氣溫，得到初雷日的侯平均氣溫為9℃，終雷日的侯平均氣溫為20℃，所以可以認(rèn)為當(dāng)平均氣溫穩(wěn)定通過這兩個臨界值時，是雷暴將頻繁出現(xiàn)或?qū)⒅饾u消亡的時間分割點。

由于雷電一般發(fā)生在冷暖空氣激烈碰撞而形成的積雨云當(dāng)中，因而在氣候上對前期冷暖空氣的交匯狀態(tài)有一定的反映。據(jù)統(tǒng)計，溫州初雷出現(xiàn)的早晚對汛期降水的多少有一定的指示意義。挑選了符合條件的初雷偏早(2月10日之前)的年份14 a，汛期降水正常至偏多的可能性大，達(dá)到79%，初雷偏遲(3月5日以后)的年份24 a，汛期降水正常至偏少的可能性大，達(dá)到70%(表2 列舉了其中的一些年份)。

表2 溫州市初雷和汛期降水量對應(yīng)情況

3.4 雷暴的日變化

圖4 表示溫州地區(qū)平均雷暴日數(shù)的日變化特征，從圖上可以看出，溫州地區(qū)雷暴主要發(fā)生在13—次日02 時，03—08 時發(fā)生雷暴的次數(shù)最少，日變化有兩個峰值，出現(xiàn)次數(shù)最多分別出現(xiàn)在17 時和02 時，這與林建［2］等分析得到的南方區(qū)日變化結(jié)果吻合。主要原因可能是和太陽輻射的日變化有關(guān)，夏季日輻射強(qiáng)，地面增溫較快，常常在近地層形成不穩(wěn)定層，使對流容易發(fā)展，局地?zé)崃μ纬傻摹盁崂妆保@時，如果水汽來源好，濕度大的話，則形成的雷暴降水量大，否則就形成“干雷暴”。另外天氣系統(tǒng)引起的大氣層結(jié)不穩(wěn)定和局地性的對流天氣發(fā)展，可能是夜間雷暴發(fā)生較多的原因。溫州各縣市的日變化規(guī)律基本相同，只是溫州市區(qū)下半夜到凌晨的規(guī)律和其他地區(qū)有所不同，沒有02 時這個峰值，且03—08 時的雷暴次數(shù)也沒有其他地區(qū)那么少，01—08 時是個平緩的曲線(圖略)。

圖4 溫州地區(qū)平均雷暴日數(shù)的日變化特征

3.5 雷暴日數(shù)的空間分布特征

溫州全市1971—2012年的年平均雷暴日數(shù)為45.2 d，溫州地區(qū)雷暴日數(shù)最多的是西南部的泰順、文成山區(qū)，達(dá)到58 d 左右，其次是西北部的永嘉山區(qū)、溫州市區(qū)，瑞安和樂清沿海平原，都在40 d 以上，平陽為38.8 d，洞頭海島最少，為27.7 d。總體呈現(xiàn)出從平原到內(nèi)陸、從島嶼到山區(qū)，雷暴日數(shù)增加的趨勢(圖略)。

4 結(jié)論

①年變化:溫州的雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢，70年代中期和80年代前中期較多，其中1975年最多，80年代末期開始，年雷暴日數(shù)減少，多在平均值以下。

②季節(jié)和月變化:冬季(12—次年2月)占0.03%;春季(3—5月)占27.8%;夏季(6—8月)占55.7%;秋季(9—11月)占14.0%。雷暴日數(shù)最多的月份為8月，雷暴日數(shù)最少的月份為1月。

③初終日:雷暴初日平均在2月27日，終日在10月16日，初終期大233 d，初終日的臨界溫度分別為9℃和20℃。當(dāng)平均氣溫穩(wěn)定通過這兩個臨界值時，是雷暴將頻繁出現(xiàn)或?qū)⒅饾u消亡的時間分割點。由于雷電一般發(fā)生在冷暖空氣激烈碰撞而形成的積雨云當(dāng)中，因而在氣候上對前期冷暖空氣的交匯狀態(tài)有一定的反映。據(jù)統(tǒng)計，溫州初雷出現(xiàn)的早晚對汛期降水的多少有一定的指示意義。

④日變化:溫州的雷暴發(fā)生，在一天之內(nèi)一般有2個峰值，分別為02 時和17 時，03—08 時發(fā)生雷暴的次數(shù)最少。

⑤空間分布:溫州雷暴日數(shù)空間上呈從平原到內(nèi)陸、從島嶼到山區(qū)，雷暴日數(shù)增加的分布特征。全市平均為45.2 d，泰順最多，為58.9 d;洞頭最少，為27.7 d。

［1］張敏鋒，馮霞. 我國雷暴天氣的氣候特征［J］. 熱帶氣象學(xué)報，1998，14(2):156－162.

［2］林建，曲曉波. 中國雷電事件的時空分布特征［J］. 氣象，2008，34(11):22－30.

［3］朱曦嶸，邱飛，等. 冊亨縣雷暴日數(shù)變化特征分析［J］. 貴州氣象，2011，35(6):38－39.

［4］孫麗，于淑琴，等. 遼寧省雷暴日數(shù)的時空變化特征［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2010，1:59－62.

［5］高留喜，楊成芳，等. 山東省雷暴時空變化特征［J］. 氣候變化研究進(jìn)展，2007，3(4):239－242.

［6］馬明，呂偉濤，張義軍，等. 中國雷電活動特征分析［J］.氣象科技，2007，35:1－7.

［7］中國氣象局. 地面氣象觀測規(guī)范［M］. 北京:氣象出版社，2003.

［8］任國玉，初子瑩，周雅清，等. 中國氣溫變化研究最新進(jìn)展［J］. 氣候與環(huán)境研究，2005，10(4):701－716.