呼和浩特雷暴分布特征分析

呼和浩特雷暴分布特征分析
李松如;刘晓东;杨俊远
【摘要】基于1971—2007年呼和浩特地区6个气象站的逐日雷暴观测资料,运用数理统计及小波分析等方法,对呼和浩特地区雷暴的时空分布特征和气候变化规律
进行分析。

结果表明：呼和浩特地区年平均雷暴日数为36.4d,呈南北多中部少的
纬向型特征;37年来雷暴日数在波动中呈减少趋势,平均下降幅度为1.435 d/10a;
该地区的雷暴有很强的季节性特点,集中出现在5—9月的5个月中,而夏季（6,7,8）3个月占73.5%;从小波分析的结果看,呼和浩特地区雷暴具有2、3年和4年的短
周期及12、20年的长周期震荡变化,其中以长周%Using the observational thunderstorm data of 9 weather stations in Hohhot from 1971 to 2007 years,the thunderstorm characteristics of Climate change and spatio-temporal distribution were analyzed by means of mathematical statistics and the analysis of wav
【期刊名称】《内蒙古气象》
【年(卷),期】2011(000)003
【总页数】3页(P48-50)
【关键词】雷暴;气候特征;小波分析
【作者】李松如;刘晓东;杨俊远
【作者单位】内蒙古雷电预警防护中心,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古雷电预警
防护中心,内蒙古呼和浩特010051;包头市气象局,内蒙古包头014030
【正文语种】中文
【中图分类】P446
引言
雷暴作为一种局地性强对流天气,常常造成人畜雷击伤亡、毁坏建筑物、电力和通信设施、酿成森林火灾等，雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一。

雷电灾害预警与防御问题已涉及到各行各业，引起了社会各界的广泛关注，许多学者对各地雷暴活动的气候特征进行了大量研究[1-5]，结果大部分显示雷暴日数均有减少的变化趋势；但针对呼和浩特地区雷暴的长序列气候变化趋势方面的研究很少。

本文利用1971—2007年常规气象站资料对雷暴的活动特征进行分析,以期揭示在气候变化背景下呼和浩特地区雷暴日数的变化规律，为防雷减灾工作提供科学依据[6-7]。

1 资料及方法
按世界气象组织的定义,把某站听到有雷声的一个观测日叫做雷暴日。

本文所用资料为呼和浩特地区6个气象站1971—2007年37a雷暴日数资料。

采用常规数理统计法和气候倾向率、小波分析等方法。

气候倾向率方法进行趋势分析[8]，即用最小二乘法拟合线性趋势变化：y=a+bx，10×b为气候倾向率，并用t检验法对其进行显著性检验。

小波分析能将气象时间序列曲线分解成交织在一起的多尺度成分，并对不同尺度成分采用相应粗细的时域取样步长，从而能不断聚焦到曲线的任意细节[9]。

气象中常用的Morlet小波是最常用的复值基小波，函数为：
2 雷暴气候特征
2.1 空间分布特征
从1971—2007年呼和浩特地区雷暴日数的空间分布看，雷暴日数在21～56d之间。

其中武川站年平均雷暴日数最多，达41.1d/a；托克托站最少，为31.4d/a。

图1显示，呼和浩特地区年平均雷暴日数总体上呈南北部多中部少特征，表现为
较好的纬向型，北、中部的年平均雷暴日数相差10d左右。

图1 呼和浩特地区1971—2007年年平均雷暴日分布
2.2 年际变化特征
2.2.1 年际变化差异大
呼和浩特地区6测站近37a平均共出现1347个雷暴日，年平均雷暴日36.4d。

近37d来呼和浩特地区年平均雷暴日数在波动中减少，雷暴出现最多的是1982
年武川站和1992年清水河站，有56个雷暴日；出现最少的是2001年托克托站，只有18个雷暴日，最大值和最小值相差近3倍多，说明该地区雷暴日数年际间相差较大。

2.2.2 阶段性变化较明显
该地区年平均雷暴日于20世纪七八十年代基本在年平均线以上变化（见图2）,
并在70年代初(1973年)达到最高峰(45.8d),然后逐年下降,到2001年达到最低值（25.2d）。

37a中年平均雷暴日数超过36d的有21a，占56.8%，大部分出现
在90年代以前；但总的来说呈下降趋势，这与我区平均和其他地区雷暴日气候特征年变化减少趋势一致 [10-11]，但下降趋势幅度较小。

图2 呼和浩特地区1971—2007年平均雷暴日数逐年变化曲线
2.2.3 减少趋势较明显
呼和浩特地区6测站雷暴的气候趋势系数除清水河站其他都小于零（表1）,清水
河测站气候趋势系数0.0447，该地区年平均雷暴日数每10年大约增加为0.29d。

托克托、武川、和林格尔测站气候倾向率较大，说明这些地区雷暴日减少较多。

其
平均的气候倾向率为-1.435d/10 a,也就是说该地区每10 a雷暴日数减少近1.5 d。

表1 呼和浩特6个测站年雷暴日数气候变化参数测站气候倾向率/10 b 气候趋势
系数/r呼和浩特 -1.439 -0.2956土默特左旗 -0.612 -0.1039托克托 -2.122 -
0.4264武川 -2.636 -0.4074和林格尔 -2.091 -0.3751清水河 0.292 0.0447
2.3 季节变化特征
呼和浩特地区雷暴的季节性变化十分明显，雷暴多出现在夏季。

雷暴发生频率最高在6、7、8月，平均雷暴日数为7.73、10.28d和8.75d，分别占全年雷暴日数的21.2%、28.3%和24.0%；5—9月累计雷暴日数为34.5d，占全年雷暴日数的94.7%。

图3中显示了各站雷暴季节分布共同性,呈单峰曲线变化,即峰值均出现在
盛夏7月；其中武川雷暴日多达12.0d,托克托最少达9.5d。

从各代表站月雷暴频
次曲线可以看出，呼和浩特地区各月雷暴由南北向中部递减。

从月变化来看,每年
5月开始雷暴日数逐渐增多,7月份达到最多后逐渐减少,每年10月至次年4月雷暴日数最少,月平均雷暴日数在1.0d以下。

图3 呼和浩特地区6个测站1971—2007年雷暴日数月际变化
3 小波分析
为了更好分析呼和浩特地区6个测站年雷暴日序列的震荡规律和局部特征，利用
该区域的年雷暴日资料进行Morlet小波分析（见图4），结果表明呼和浩特地区
6站雷暴日变化存在多时间尺度结构。

在37a整个时域中,6个测站平均雷暴日在
20a和12a尺度上正负闭合中心均较明显,表明雷暴日数序列在该时间尺度下交替
振荡显著,雷暴存在22a和12a左右的周期性变化。

对应雷暴12a的变化周期可知,1971—2007年该地区主要经历了3个雷暴偏多期和2个雷暴偏少期,多雷暴时段为1971—1980、1987—1993、2002—2007年。

在较小的时间尺度上,雷暴
年际变化存在2、3a和4a左右的短周期,短周期性变化具有局部化特征,2a周期主要表现为七八十年代；在90年代存在4a左右的周期,从2000年变为3a左右的
周期。

图4 1971—2007年雷暴日序列Morlet小波分析
4 结论
（1）呼和浩特地区37a年平均雷暴日数为36.4d，呈南北部多中部少的纬向型特征；北部武川地区最多，年平均值为41.1d，中部托克托地区相对较小，为31.4d。

（2）呼和浩特地区雷暴年际变化较大，自1971—2007年雷暴日数有较明显的减少趋势，每10a雷暴日数减少近1.5d。

（3）呼和浩特地区全年3—11月均有雷暴出现,集中出现在5—9月的5个月中；夏季雷暴日数约占全年总日数的73.5%左右，冬季几乎没有雷暴出现。

（4）从小波分析的结果看，内蒙古呼和浩特雷暴具有2a、3a和4a的短周期和
12a、20a的长周期震荡变化，长周期震荡贯穿在整个37a里，正负中心交替出现，而在七八十年代以2a短周期震荡为主，在90年代表现为4a左右的周期,从2000年变为3a左右的周期震荡变化。

参考文献:
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