摘要利用邵阳市各11年逐日雷暴资料,通过数理统计分析等方法,得出了邵阳地区雷暴天气的气候变化特征,结果表明:邵阳地区属于雷暴多发区,平均雷暴日数为43d;年雷暴日数年际变化幅度大,最大值年为75.6d,而最小值年仅为33d,最大值与最小值相差2.3倍多;初雷一般出现在3月上旬,终雷一般出现在10月下旬,而且初雷的发生有越来越早的趋势,终雷结束时间有越来越晚的趋势;全年各月均有出现雷暴的可能,但雷暴的出现有着明显的季节性变化,主要集中出现在夏季,冬季雷暴出现的概率非常低,而且雷暴的发生有逐渐减少的趋势。通过掌握邵阳地区雷暴的时空分布特征和变化规律,可作为雷暴灾害预警预报和决策服务参考。
关键词雷暴;气候特征;统计分析;湖南邵阳
中图分类号 p458.121.1 文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)02-0299-02
邵阳市地处湘中丘陵地区,年最多雷暴日75d,年平均雷暴日数为43d(1997～2007年资料),属多雷区。由于雷暴常伴有暴风雨、冰雹和龙卷风等,是一种严重的灾害性天气,常造成国民经济和人民生命财产的重大损失,所以研究雷暴天气有十分重要的意义[1]。随着邵阳市现代化建设的发展,通讯设施、电子产品、高大建筑物等遭受雷暴袭击的事故呈直线上升趋势,促使政府部门和全市人民意识到雷灾的危害,开始重视防雷工作[2,3]。目前,雷暴已纳入气象八大业务轨道之一,为了更好地开展这项工作,更好地适应社会发展的需要,该文利用最近11年的资料,分析了邵阳市雷暴的气候特征,一方面为防灾减灾提供气候背景,另一方面也为进一步研究雷暴与强对流天气如冰雹、暴雨之间的联系,以及雷暴的成因,特别是与大尺度大气环流的联系打下基础。
1年平均雷暴日数的气候特征
利用邵阳市区5个气象站1997～2007年共11年的逐日雷暴资料,采用统计学方法对各站雷暴日数及其初、终日等进行统计[4]。以一日中无论打一声雷还是打多次雷,均计为一个雷暴日计算。
1.1年平均雷暴日数的空间分布
邵阳市区年平均雷暴日数在43～58d之间,属雷暴较多地区。其中邵阳市和洞口县年平均雷暴日数相对较多,达50～58d;邵东县、新宁县、绥宁县年平均雷暴日数相对较少,为35～44d。
1.2雷暴日数的时间变化
1.2.1雷暴的月变化。虽然邵阳市区全年各月均可出现雷暴,但主要集中在3～8月,其间月累计平均雷暴日数为41.4d,占全年雷暴总数的87.1%。其中7、8月出现的次数最多,为17.2d,约占全年雷暴总日数的36%;11、12月出现次数最少,平均为0.3d,其次是1月和10月出现次数均为0.6 d,这4个月累计约占全年雷暴日数的3.9%。即晚秋和冬季邵阳市区出现雷暴的概率是非常小的。
1.2.2雷暴的年际变化。由表1可以看出,邵阳市雷暴天气各站间际变化幅度大。邵阳市区年平均雷暴日数为52.7d,最大值年为60d(1998年),最小值年仅为33d(2003年),最大值年是最小值年的1.8倍。从各站年雷暴日数变幅来看,最多年比最少年一般偏多14～32d,且最多年雷暴日数普遍为最少年的1.4～3.3倍。由图1可以看出,邵阳市雷暴年际变化的阶段性明显,20世纪90年代为多雷暴期,近年来为少雷暴期。
2雷暴趋势变化分析
2.1雷暴趋势变化分析方法
气候倾向率的算法为:设某站某气象要素时间列为y1,y2,…,yn,可用一个多项式来表示[5]:
yn(t)=α0+α1t1+α2t2+…+αmtn(m
式(1)中t为时间,单位为a。一般来讲,雷暴的气候趋势用一次直线方程和二次曲线方程就能满足[6]。该文用一次直线方程来定量描述:
y(t)=α0+α1t (2)
则趋势变化率方程为dy(t)/dt=α1,把α1×10称做气候倾向率,其单位为d/10a,方程中的系数可用最小二乘法或经验正交多项式来确定[7]。文中使用最小二乘法来确定系数。
2.2雷暴变化特征
根据1997～2007年各县市雷暴逐日资料,运用上述方法计算年平均雷暴日数的气候倾向方程:
y平均=43.484-0.374 5t(5)
由(5)式知,年平均雷暴et数的气候倾向率为-0.374 5 d/10a,即年平均雷暴日数存在减少的趋势,减少速度约为4d/10a。
同理可得各县市年雷暴日数的倾向方程:
y邵阳=47.855+0.009 1t(6)
y邵东=36.945-0.854 5t(7)
y新宁=45.309-1.081 8t(8)
y绥宁=40.982-0.027 3t(9)
y洞口=46.327+0.081 8t(10)
注:各站气候趋势系数均通过0.01信度检验。
由(6)～(10)式可知,邵阳市各站点年雷日数的变化存在不同程度的增加或者减少趋势,速度约为0～10d/10a(表2)。新宁县年雷暴日数减少速度最快,约为10d/10a;邵阳市年雷暴日数减少速度最慢,几乎没变化。
3不同保证率下雷暴的初日与终日
雷暴出现的初日与终日是很重要的气候指数,不同保证率下的雷暴初日与终日对工程建设、旅游、交通等行业具有重要的现实意义,该文中保证率定义为地面物体不受雷暴危害的可靠程度。
以经验频率公式计算雷暴日初(终)日保证率:
pm=m/(n+1)×100%
式中:m为雷暴初(终)日由后(前)向前(后)排列的序号,n为样本,pm为保证率。计算得各站不同保证率下的可能初日(表3)。可以看出,邵阳市雷暴平均初日日期在3月上、中旬,80%保证率初日日期都在2月中旬。时间越推迟,不受雷暴危害的可靠程度越低,即雷暴出现的机率越大。从空间分布上看,山区雷暴的平均初日比湖区要早。同理可得不同保证率下雷暴的可能终日(表4)。可以看出,邵阳市雷暴平均终日日期在10月下旬初以前,80%保证率终日日期大都在11月中旬。5%保证率终日日期在8月中旬至下旬初,说明8月下旬雷暴结束的可能性很小,这一阶段要特别注意雷暴的发生。
雷暴初日与终日之间的日数称为雷暴持续期。邵阳市雷暴平均持续期一般为207～231d,其中洞口县最长,其原因是洞口县地处雪峰山脉的东面,有利于气流的抬升,当西面冷空气爬过雪峰山脉时,与东面上升的热空气混合形成不稳定的大气层结,很容易形成雷暴,而邵阳市雷暴最短,是邵阳地处湘中盆地的中心位置,相对于洞口,形成雷暴条件要弱的多,因此,一年中有8个月处于雷暴持续期。雷暴最早初日出现在2001年1月6日(绥宁县),最晚终日出现在1997年12月21日(新宁县、邵东县)。也就是说,邵阳市区一年内均有可能出现雷暴天气。
从各站11年来最早初(终)日和最晚初(终)日的统计结果发现,邵阳市雷暴初日年际差异很大,最早初日和最晚初日相差77～103d,最短的也有2.5个月,最长达3.5个月。雷暴终日年际差异更大,最早终日和最晚终日相差131～144d,各站点普遍相差4个多月。
4小结
(1)邵阳市雷暴年际变化幅度大,最大值年是最小值年的2.3倍;其阶段性变化明显,20世纪90年代为多雷暴期,21世纪至今为少雷暴期;减少的趋势变化也较为明显,各站点年雷暴日数的变化存在不同程度的增加或者减少趋势,但总体呈现减少趋势,变化速度约为0～10d/10a。
(2)邵阳市雷暴平均初日日期在3月上、中旬,80%保证率初日日期都在2月中旬,山区雷暴的平均初日比湖区要早;终日日期在10月下旬初以前,8月下旬雷暴结束的可能性很小,这一阶段要特别注意雷暴的发生。且邵阳市雷暴初日年际差异很大,最早初日和最晚初日相差77～103d,最短的也有2.5个月,最长的达3.5个月。雷暴终日年际差异更大,最早终日和最晚终日相差131～144d,各站点普遍相差4个多月。
该文仅从统计学的角度分析了邵阳市雷暴的变化趋势,至于造成这种变化的原因还没有进一步的分析,需要以后进行深入研究。
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5参考文献
[1] 盛承禹.
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