劉 江（安徽省長豐縣氣象局，安徽長豐 231100）

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1967
—2012年長豐雷暴氣候特征分析

劉 江
（安徽省長豐縣氣象局，安徽長豐 231100）

摘 要：利用江淮之間北部地區(qū)的長豐站1967—2012年的逐日觀測雷暴數(shù)據(jù)，通過線性傾向估計(jì)和Mann-Kendall檢驗(yàn)法研究雷暴的氣候特征。結(jié)果表明：長豐站年平均雷暴日數(shù)為27. 3d，雷暴日數(shù)年代際線性變化呈下降趨勢(shì)，氣候傾向率為-2. 74d/10a。逐月平均雷暴分布與月平均氣溫、降水量呈現(xiàn)同相單峰形，7月雷暴出現(xiàn)高峰值，9月雷暴銳減。Mann-Kendall法檢驗(yàn)顯示，雷暴日數(shù)有著顯著的下降趨勢(shì)，突變發(fā)生在1977年，并在1982年突破了顯著性α=0. 05的臨界值。

關(guān)鍵詞：雷暴；雷暴日；氣候特征；線性傾向估計(jì)；突變檢驗(yàn)

0 引言

雷暴是指大氣中發(fā)生放電并伴有雷聲的一種天氣現(xiàn)象，常發(fā)生在大氣層結(jié)極不穩(wěn)定、天空中有積雨云存在的天氣條件下，出現(xiàn)時(shí)常伴有暴風(fēng)雨和冰雹甚至龍卷風(fēng)等惡劣性天氣。雷暴是一種破壞性嚴(yán)重的自然氣象災(zāi)害，表現(xiàn)為雷電所造成的雷擊，雷電災(zāi)害是一大自然氣象災(zāi)害，并被有關(guān)國際組織列為最嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一，也被列為電子時(shí)代的一大公害［1］，我國每年因雷暴和雷電災(zāi)害引起的損失很嚴(yán)重。

對(duì)區(qū)域雷暴氣候特征的研究有著很重要的意義，張敏鋒等［2］采用EOF和主值函數(shù)分析法，將我國平均年雷暴日空間分布劃分為4個(gè)區(qū)，并指出近30a來我國大部分地區(qū)（除東北地區(qū)外）平均雷暴頻數(shù)在波動(dòng)中減少；徐桂玉等［3］研究表明我國南方雷暴總趨勢(shì)是逐漸減少的，并得出周期及季節(jié)變化特征等；程向陽等［4］利用安徽省78個(gè)氣象臺(tái)站的雷暴資料研究了近50a雷暴的時(shí)空變化特征，得出了安徽省雷暴日數(shù)存在著顯著的減少趨勢(shì)；此外還有不少有關(guān)雷暴氣候的研究［5-10］，取得了很多建設(shè)性的成果，針對(duì)江淮之間北部典型地區(qū)長豐縣的長序列氣候變化趨勢(shì)方面的研究很少。本文利用長豐縣1967—2012年長序列的逐日觀測雷暴資料數(shù)據(jù)，通過線性傾向估計(jì)、Mann-Kendall［11］檢驗(yàn)法，著重分析了雷暴發(fā)生的年、季、月變化和雷暴初、終日變化的氣候特征。長豐縣地形狹長，江淮分水嶺橫貫縣境中南部，崗巒跌宕起伏，每年因雷災(zāi)引起的生命和財(cái)產(chǎn)損失巨大。因此應(yīng)該最大限度地降低損失，合理防雷減災(zāi)避災(zāi)。本文研究的目的是尋找雷暴規(guī)律、開展本地化氣候特征分析，為長豐合理防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

以江淮之間北部典型地區(qū)長豐縣國家氣象觀測站近46a來的逐日地面觀測雷暴資料數(shù)據(jù)為依據(jù)，取1967—2012年為研究時(shí)段。該站位于安徽省合肥市長豐縣水湖鎮(zhèn)西南郊外（32°28′N，117° 09′E），海拔28. 1m，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候與暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候過渡地帶，自建站至今未搬遷過站址，雷暴觀測資料數(shù)據(jù)無不連續(xù)性現(xiàn)象。在統(tǒng)計(jì)時(shí)，遵行《地面氣象觀測規(guī)范》只記錄閃電而未記錄雷暴的不作為雷暴日統(tǒng)計(jì)；以1日內(nèi)聽到1次或1次以上雷聲統(tǒng)計(jì)為一個(gè)雷暴日；若某次雷暴跨越20時(shí)，則按2個(gè)雷暴日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)［12］。初雷日是指一年之中第一次發(fā)生雷暴的日期；終雷日是指一年之中最后一次發(fā)生雷暴的日期；年雷暴日數(shù)為一年之中雷暴日數(shù)的總和［13］。季節(jié)劃分采用氣象學(xué)上的劃分標(biāo)準(zhǔn)：3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季［14］。主要采用線性傾向估計(jì)、Mann-Kendall檢驗(yàn)法，對(duì)長豐縣雷暴日數(shù)和雷暴初、終日進(jìn)行氣候特征統(tǒng)計(jì)分析和研究雷暴天氣的突變。

2 長豐縣雷暴的氣候特征

2. 1 雷暴的年（年代）際變化特征

1967—2012年長豐縣共有1257個(gè)雷暴日，年平均出現(xiàn)雷暴日數(shù)為27. 3d，依照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343—2012）的劃分標(biāo)準(zhǔn)［15］，長豐縣屬于中雷區(qū)。長豐縣逐年雷暴日數(shù)變化趨勢(shì)如圖1，1974年雷暴日數(shù)最多，為46d，1996年12d，為最少，二者相差34d。說明長豐縣雷暴日數(shù)年際間相差較大。年雷暴日數(shù)高于46a平均值的有19a，低于平均值的有27a，1967—1979年曲線在高值區(qū)間振蕩，1980—1996年曲線呈明顯偏少趨勢(shì)。近46a雷暴日數(shù)總體呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，其氣候傾向率為- 2. 74d/10a，即每10a雷暴日數(shù)減少2. 74d，以上結(jié)論同安徽省近50a的雷暴規(guī)律基本一致。年代際分布：20世紀(jì)70年代平均雷暴日數(shù)為33. 0個(gè)，80年代平均為24. 5個(gè)，90年代平均為24. 4個(gè)，21世紀(jì)初年代平均為25. 4個(gè)，近46a長豐縣雷暴日數(shù)平均值、極大值和極小值分別為27. 3d、46. 0d和12. 0d，可見20世紀(jì)70年代高于46a平均值，20世紀(jì)80—90年代和21世紀(jì)初低于平均值，其中90年代為最低。

2. 2 雷暴的季和月變化特征

表1是全縣各月平均雷暴日數(shù)?？梢钥闯?，一年四季中雷暴主要集中出現(xiàn)在夏季（6—8月），平均每年夏季出現(xiàn)19. 2個(gè)雷暴日，占全年雷暴日數(shù)的70. 2%；其次為春季（3—5月），平均每年春季出現(xiàn)5. 7個(gè)雷暴日，占全年雷暴日數(shù)的20. 9%。由表1還可以看出，峰值出現(xiàn)在7月（8. 6d/月），占全年雷暴日數(shù)的31. 3%。6—8月是強(qiáng)雷暴的多發(fā)期，易造成雷擊事故發(fā)生。2005 年7月6日，合淮路長豐縣崗集鎮(zhèn)段一男子不幸遭雷擊身亡。

表1　長豐縣各月平均雷暴日數(shù)Tab. 1 The Average Number of monthly Thunderstorm Days in Changfeng County

從圖2可知，長豐縣每月都有出現(xiàn)雷暴的可能，從1月到7月呈現(xiàn)逐漸增多趨勢(shì)，7月到12月呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，為拋物線型特征。雷暴多發(fā)月份主要集中出現(xiàn)在6月、7月和8月，分別為184d、394d和305d，三月占總數(shù)的70. 2%（其中7月出現(xiàn)幾率最大，占31. 3%）；其次是4月和5月，分別為101d和106d，分別占總數(shù)的8. 0%和8. 4%；其余每月均在100d以下。

2. 3 雷暴初、終日氣候特征

雷暴初、終日是一個(gè)十分重要的氣候指數(shù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：初（終）雷暴日最早與最晚相差3～4個(gè)月，初（終）雷暴日最早與最晚年際差異較大。雷暴初日一般出現(xiàn)在3月中旬，雷暴終日一般出現(xiàn)在9月下旬（表2）。

表2　長豐縣雷暴初終日和平均雷暴持續(xù)期Tab. 2 The First and Last Day of Thunderstorm and Average Thunderstorm Duration in Changfeng County

雷暴初日與終日之間的持續(xù)日數(shù)稱為雷暴持續(xù)期，由于當(dāng)年雷暴初、終日出現(xiàn)的日期決定持續(xù)期的大小，所以雷暴持續(xù)期的年際變化比較大。長豐縣雷暴的平均初日為3月16日，最早雷暴初日為2002年1月16日，平均終日為9月21日，最晚雷暴終日為1979年12月21日，長豐縣歷年平均雷暴持續(xù)期為189d。

2. 4 雷暴活動(dòng)與氣象要素的關(guān)系

在討論雷暴活動(dòng)與氣象要素的關(guān)系時(shí)，分析近46a長豐縣逐月平均雷暴日數(shù)、平均氣溫和降水量變化，由圖3可見平均雷暴日數(shù)與月平均氣溫、降水量分布呈現(xiàn)同相單峰形，顯現(xiàn)出雷、雨、熱的同季關(guān)聯(lián)性，3月后氣溫升高和降水增多，月雷暴日數(shù)也上升。6月雷暴日數(shù)逐月趨近似直線傾斜上升，雷暴日數(shù)峰值出現(xiàn)在7月（8. 6d）。主汛期間天氣炎熱，在云與地間易導(dǎo)致雷暴產(chǎn)生。末汛期9月隨著平均氣溫、降水劇減，同時(shí)月平均雷暴日數(shù)也劇烈下降。

從圖3還可以發(fā)現(xiàn)，長豐縣平均氣溫變化與雷暴日數(shù)變化呈正相關(guān)，月雷暴日數(shù)變化與7、8月的平均氣溫變化相似，主要集中出現(xiàn)在平均氣溫＞25℃區(qū)域。雷暴發(fā)生前溫度逐漸上升，遇到雷暴和降水后，溫度劇烈下降，因冷空氣的下沉和雨滴的蒸發(fā)產(chǎn)生。

3 雷暴日數(shù)的突變檢驗(yàn)

氣候突變是指氣候系統(tǒng)在較短時(shí)期內(nèi)從一種穩(wěn)定的氣候狀態(tài)到另一種氣候狀態(tài)的飛躍，它是非線性性質(zhì)的一種表現(xiàn)［16］。為了進(jìn)一步研究長豐縣年雷暴日數(shù)的變化趨勢(shì)，采用Mann-Kendall檢驗(yàn)法對(duì)長豐縣年雷暴日數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)，并給定顯著性水平0. 05。檢驗(yàn)顯示（圖4），長豐縣年雷暴日數(shù)存在著顯著的突變情況，根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)位置確定在1977年發(fā)生突變，并在1982年突破了顯著性α= 0. 05的臨界值，這也說明了長豐縣年雷暴日數(shù)有著顯著的下降趨勢(shì)。

4 結(jié)論

綜上所述，可得出以下結(jié)論：

（1）從雷暴的年際變化分析得到，長豐縣1967—2012年平均雷暴日數(shù)為27. 3d，屬于中雷區(qū)。近46a雷暴日數(shù)總體呈波動(dòng)減少趨勢(shì)，其氣候傾向率為-2. 74d/10a。

（2）從雷暴的月季變化分析得到，長豐縣每月都有出現(xiàn)雷暴的可能，從1月到7月呈現(xiàn)逐漸增多趨勢(shì)，7月到12月呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，為拋物線型特征。雷暴主要集中出現(xiàn)在夏季（6—8月），占全年雷暴日數(shù)的70. 2%，其中7月出現(xiàn)幾率最大，占31. 3%；其次為春季（3—5月），占全年雷暴日數(shù)的20. 9%。

（3）初雷日一般出現(xiàn)在3月中旬，終雷日一般出現(xiàn)在9月下旬。

（4）利用Mann-Kendall法進(jìn)行突變檢驗(yàn)顯示，長豐縣年雷暴日數(shù)有著顯著的下降趨勢(shì)，突變發(fā)生在1977年，并在1982年突破了顯著性α= 0. 05的臨界值。

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Characteristic Analysis of Thunderstorms in Changfeng from 1967 to 2012

Liu Jiang
（Meteorological Bureau of Changfeng，Changfeng，Anhui 231100）

Abstract：Based on the observational data of thunderstorms from 1967 to 2012 about the northern Changjiang-Huaihe Area of Changfeng station，the climatic characteristics of the thunderstorms are analyzed by linear trend estimate method and Mann-Kendall test method. The results show that the average number of annual thunderstorm days in Changfeng is 27. 3. Decadal linearly changes of thunderstorm days decreased；and climate tendency rate was approximately-2. 74d/10a. There is a peak value for the mean monthly thunderstorm day，so are the mean monthly air temperature and the precipitation. Thunderstorms reach the peak in July，and decrease rapidly in September. Mann-Kendall test shows that thunderstorm days presented a significant decreasing tendency；the mutation occurred in 1977，and in 1982 it broke the critical value of α=0. 05.

Keywords：thunderstorm；thunderstorm day；climatic characteristic；linear trend estimate；mutation test

中圖分類號(hào)：P446

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8047（2016）01-0037-05

收稿日期：2015-12-02

作者簡介：劉江（1980—），男，本科，工程師，主要從事觀測和氣象預(yù)報(bào)服務(wù)工作。