近53年青海省貴南縣雷暴氣候特征分析

聶永喜　聶宇

摘要 利用青海省貴南縣氣象站觀測的1961—2013年雷暴資料，采用氣候傾向率、絕對變率和M-K檢驗等統(tǒng)計方法分析雷暴氣候特征。結(jié)果表明，近53年貴南縣年平均雷暴日數(shù)36.96 d，不屬于多雷區(qū)，雷暴主要出現(xiàn)在6—8月（汛期），占全年的68.80%；近53年來貴南縣雷暴日數(shù)呈不顯著的減少趨勢，雷暴初日（終日）呈不顯著的推遲（提前）趨勢，平均雷暴期呈顯著縮短趨勢；突變分析表明，年雷暴日數(shù)在1969年發(fā)生了由多到少的突變。

關(guān)鍵詞 雷暴；氣候特征；突變分析；貴南縣

中圖分類號 S161 文獻標識碼 A 文章編號 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

雷暴為積雨云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，表現(xiàn)為閃電并有雷聲，有時也只聞雷聲而不見閃電。在雷暴發(fā)生時放電電壓高、電流大、能量釋放時間短，具有很強的破壞力[1-3]。貴南縣地處祁連山邊緣至昆侖山的過渡地帶，屬于柴達木地塊的東延部分——共和盆地，地處西傾山與黃河之間，地理坐標為100°13′～101°33′E、35°09′～36°08′N，平均海拔3 600 m，總面積6 649.7 km2，境內(nèi)大部分地區(qū)海拔在2 150～4 500 m，地形地貌復(fù)雜，多山地，地表生態(tài)環(huán)境脆弱，是對氣候變化響應(yīng)比較敏感的地區(qū)。隨著經(jīng)濟發(fā)展和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用，雷暴引起的雷電災(zāi)害時有發(fā)生，另外貴南縣大面積種植青稞、油菜等農(nóng)作物，7—8月多發(fā)的雷暴天氣及其相伴的強對流天氣過程對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為不利。筆者利用貴南氣象站1961—2013年雷暴觀測資料，對貴南縣年雷暴日數(shù)、雷暴初終日及其雷暴期的時空分布和變化特征進行分析。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用貴南縣氣象站1961—2013年逐日觀測的雷暴資料，按3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月—次年2月為冬季生成逐季序列及年序列。記錄規(guī)定：雷暴日以1 d（20：00—次日20：00）內(nèi)聞雷聲（1次或幾次）為1個雷暴日。一年中第1次發(fā)生雷暴的日期為雷暴初日，一年中最后1次發(fā)生雷暴的日期為雷暴終日。年雷暴日數(shù)為一年內(nèi)雷暴日數(shù)的合計。雷暴期為當年雷暴初日和終日在內(nèi)的初終日期之間的日數(shù)。30年平均值按世界氣象組織（WMO）規(guī)定的1981—2010年平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 氣候傾向率法。

氣候要素的趨勢系數(shù)變化采用一元線性回歸方程表示：

y=a0+a1t（1）

則趨勢變化率方程為dy（t）/dt=a1，把a1×10稱作氣候傾向率，方程中的系數(shù)可用最小二乘法或經(jīng)驗正交多項式來確定。可以從氣候趨勢系數(shù)求出氣候傾向率。用線性相關(guān)系數(shù)判斷變化趨勢的程度是否顯著[4] 。

1.2.2

Mann-Kendall突變法。利用Mann-Kendall方法[5-6]對雷暴日數(shù)變化情況進行突變檢查。Mann-Kendall突變檢驗是非參數(shù)方法，不遵從某一特定分布，不受個別異常值干擾，能夠客觀地表征樣本序列整體變化趨勢，其統(tǒng)計量函數(shù)為：

UFk=dk-E（dk）var（dk）（k=1，2，…，n）（2）

UFk組成一條UF曲線，通過信度檢驗可得出其是否有明顯的變化趨勢。把此方法引用到反序列中，計算得到另一條曲線UB，則2條曲線在置信區(qū)間內(nèi)的交點確定為突變點。給定顯著性水平α=0.05，則統(tǒng)計量UF和UB的臨界值為±1.96。UF>0，表示序列呈上升趨勢；反之，表示呈下降趨勢；大于或小于±1.96，表示上升或下降趨勢明顯。

1.2.3 絕對變率。

絕對變率反映要素序列的離散程度。絕對變率大表示氣候序列變化幅度大；絕對變率越小表示氣候序列變化幅度較小，或變化較為穩(wěn)定。絕對變率表達式為：

D=1n|xi-|，=1nxi（3）

式中，D為氣象要素的絕對變率，xi為第i年的氣候要素值，為其平均值，n為樣本數(shù)。

1.3 統(tǒng)計分析

雷暴的描述性統(tǒng)計、氣候傾向率、統(tǒng)計檢驗分析利用Excel 2003、DPS 7.05等軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 年雷暴日變化特征

由圖1可見，近53年貴南縣年雷暴日數(shù)平均為36.96 d，根據(jù)我國年雷暴日數(shù)40 d為多雷區(qū)的標準[7]，貴南縣不屬于多雷區(qū)。從圖1可以看出，近53年貴南縣雷暴日數(shù)以0.9 d/10 a的速度減少，相關(guān)系數(shù)僅為0.161，未通過0.1信度檢驗。雖然減少趨勢不明顯，但53年來雷暴日數(shù)波動起伏明顯，最多雷暴年為是1983年（57 d），最少雷暴年為1974年（21 d），最多年與最少年之差達36 d。20世紀60、80年代為雷暴日數(shù)偏多期，80年代雷暴日數(shù)最多，平均值達41.7 d；20世紀70年代、2001—2010年雷暴日數(shù)低于平均值，分別為31.6、34.3 d；20世紀90年代與平均值基本持平。年雷暴日數(shù)的絕對變率為6.4 d。

2.2 雷暴初終日變化特征

由圖2可知，近53年來貴南縣雷暴初日表現(xiàn)為推遲趨勢，以2.6 d/10 a的速率推遲，雷暴初日與年份之間的相關(guān)系數(shù)為0.217，未通過顯著性檢驗[8]；

平均雷暴初日為4月21日，最早出現(xiàn)在3月11日（1980年），最晚出現(xiàn)在5月30日（1995年）。近53年貴南縣雷暴終日表現(xiàn)為提前趨勢，提前速率為1.0 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.125，未通過顯著性檢驗；平均雷暴終日為10月3日，最早出現(xiàn)在8月30日（1988年），最晚出現(xiàn)在10月30日（1977年）。

2.3 雷暴期變化特征

從圖3可以看出，近53年貴南縣平均雷暴期為166 d，平均雷暴期以3.9 d/10 a的速度縮短，雷暴期與年份之間的相關(guān)系數(shù)為0.274，通過0.05水平顯著性檢驗，說明雷暴期的縮短趨勢是顯著的。雷暴期的絕對變率為17.3 d，變化幅度較大。在雷暴期內(nèi)，雷暴頻次也有較大的變化。20世紀60、80年代年雷暴次數(shù)較多，分別為173.4、173.2 d；20世紀70、90年代雷暴次數(shù)與平均值基本持平，2001—2010年雷暴次數(shù)比平均值偏少。

2.4 雷暴日數(shù)的季節(jié)和月變化特征

從圖4可以看出，近53年貴南縣月均雷暴變化呈單峰型，7月雷暴日最多，平均9.4 d，占全年總雷暴日的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%，冬季無雷暴發(fā)生。3月開始雷暴出現(xiàn)并逐漸增多，夏季受高原500 hPa切變線和副熱帶高壓的影響[9]，雷暴活動頻繁，7月發(fā)生頻率最高，8月次之，9月驟減。

2.5 年雷暴日數(shù)的突變分析

從圖5可看出，1961—2013年貴南縣年雷暴日數(shù)序列UF和UB曲線交點在1969年，UF曲線一直下降，于1978年突破臨界線，表明近53年貴南縣雷暴日數(shù)在1969年發(fā)生了由多到少的突變。

3 結(jié)論

（1）貴南縣不屬于多雷區(qū)，多年平均雷暴日數(shù)36.96 d。近53年來年雷暴日數(shù)以0.9 d/10 a的速率呈不顯著減少趨勢，年雷暴日數(shù)的絕對變率大。年雷暴日數(shù)在1969年發(fā)生

了由多到少突變。

（2）近53年來貴南雷暴初日以2.6 d/10 a的速度推遲，雷暴終日以1.0 d/10 a的速度提前，但推遲和提前的趨勢均不顯著，雷暴初日的變率大于終日的變率；平均雷暴期為166 d，近53年平均雷暴期以3.9 d/10 a的速度顯著縮短。

（3）近53年貴南縣月均雷暴變化呈單峰型，7月雷暴日數(shù)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%，冬季無雷暴發(fā)生。

參考文獻

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