徐州地区近37年雷暴日变化特征浅析

徐州地区近37年雷暴日变化特征浅析

摘要:本文使用了徐州地区徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂6个气象观测站1971-2007年37年长序列的雷暴日观测资料,通过EOF分析,发现徐州地区平均年雷暴日为25d;最多雷暴年和少雷暴年差异大,最多雷暴年的雷暴日数大约是最少雷暴年雷暴日数的3.5倍;平均年雷暴日数呈现缓慢下降趋势至80年代末,90年代后出现缓慢上升趋势,1974年达到最大值43d,1989年达最小值14d;由北向南,年雷暴日呈增大趋势,有西向东,年雷暴日也呈增大趋势。

关键词:雷暴日变化特征分析

1 引言

雷暴是一种局地的高影响灾害性天气,它常伴有暴雨、大风、冰雹,甚至龙卷风等恶劣天气,造成人畜伤亡、建筑物破坏、酿成森林火灾,或者电力、通信设施毁坏,严重威胁人民生命财产安全。雷暴和其它灾害天气相比,具有时间上的瞬时性、季节性和频繁性,空间上的广泛性、分散性和局地性等特点,这就增大了准确预报雷暴发生的时间和落区的难度。

我国是雷暴多发国之一,江苏地区雷暴天气在我国属于中等偏多[1]。传统的雷暴观测资料是雷暴日,雷暴日仅由本站观测员是否听到雷声为准(受人的监听范围限制,一般半径为8——12km),在测站稠密区域,容易出现多站重复记录;在测站稀疏区域,雷暴日参数实际上只能用于各分隔区域,不能表示连续区域,但作为描述雷电的唯一长期记录,它仍有一定的参考价值。国内有许多学者利用雷暴日资料研究雷电的时空分布特征以及雷电的气候特征。徐桂玉等[2]根据我国南方62个气象观测站1971—1995年月雷暴日数资料,研究了雷暴的气候特征,包括空间分布类型、季节变化特征和年际变化规律;段炼等[3]利用成都地区5个测站1959-2000年的雷暴观测资料,通过数理分析和小波分析,研究了成都地区雷暴的气候特征;蔡新玲等[4]利用陕西78个站1961-2002年月雷暴日数资料,运用数理统计及旋转正交经验特征函数分解(REOF),对陕西雷暴的时空特征和演变规律进行了诊断分析;张敏峰等[5]利用我国30年历年雷暴日资料,利用EOF和主值函数等方法,对我国年平均雷暴日的时空分布特征及其异常变化进行了研究。

2 资料应用及分析方法

雷暴的气候分析方面的研究虽然较多,但针对江苏地区的雷暴,利用长序列气候变化趋势方面的研究较少。本文使用了徐州地区徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂6个气象观测站1971-2007年37年长序列的雷暴日观测资料,通过EOF 分析,着重分析了雷暴在该区发生的时空分布规律。

3 徐州雷暴分布特征分析

根据我国气象观测规范规定,气象上的一日定义为当日北京时20 时到次日20 时。一天内只要测站听到雷声就定义为一个雷暴日,而不论该天雷暴发生的次数和持续时间。一年中发生的雷暴日数定义为年雷暴日。它在一定程度可以反映雷暴的活动特征,是目前工程设计中广为采用的雷暴活动参量。本文对徐州地区1971-2007年年雷暴日进行分析,得到徐州地区37年来雷暴日数在不同时间、空间尺度上的变化特征。这对于认识徐州地区雷暴变化的特点和周期性,以及提供徐州地区年雷暴日的演变规律具有十分重要意义。

3.1 时间分布特征

(1)表1给出了徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂气象观测站1971年到2007年的年平均雷暴日数、年最多/少雷暴日数及出现年份。数据表明,年平均雷暴日数各站在23至27天之间。最多雷暴年和少雷暴年差异大,最多雷暴年的雷暴日数大约是最少雷暴年雷暴日数的3.5倍。图1为徐州地区6站的雷暴日年际变化,可见徐州各地雷暴天气年际变化曲线波动大,年间差异显著。多雷暴年份主要出现在20世纪70年代前中期,少雷暴年份出现在80年代初至90年代末,80年代后表现的比较平缓。

(2)图2显示了徐州地区1971 - 2007年37年来徐州6站年雷暴日数的逐年平均值,1974年达到最大值43d,1989年达最小值14d,其线性拟和至80年代末呈现缓慢下降趋势,90年代后出现缓慢上升趋势,拟合方程为:

(3)图3给出了徐州地区1971 - 2007年6站平均年雷暴日变化及年平均线。37年平均雷暴日为25d,1980年以前基本高于年平均值,1980年至1989年仅1985年略高于平均值,其它年份雷暴日数均低于年平均值,1990年后的平均年雷暴日出现了围绕年平均值上下波动的情形。

(4)图4列出了37年来徐州地区平均年雷暴日年距平值。最大正距平为1974年的18d,最高正距平百分比达72.02%,最大负距平为1989年的11d, 最大负距平百分比达44.01%。总体趋势为1979年前为正距平,1980年至1989年为负距平,1990年后围绕平均线上下波动。

3.2 空间分布特征

图5为显示出了徐州地区1971 - 2007年6站年雷暴日的空间分布。年最大雷暴日分布最多的是睢宁站,年平均雷暴日分布最多的是新沂站;总体空间分布趋势:由北向南,年雷暴日呈增大趋势,有西向东,年雷暴日也呈增大趋势。

4 结语

结合对徐州地区徐州、丰县、沛县、邳州、睢宁、新沂6个气象观测站1971-2007年37年的年雷暴日分析,得出以下结论:(1)徐州地区平均年雷暴日数呈现缓慢下降趋势至80年代末,90年代后出现缓慢上升趋势,1974年达到最大值43d,1989年达最小值14d。(2)徐州地区平均年雷暴日为25d,1980年以前基本高于年平均值,1980年至1989年仅1985年略高于平均值,其它年份雷暴日数均低于年平均值,1990年后的平均年雷暴日出现了围绕年平均值上下波动的情形。(3)徐州地区平均年雷暴日数最大正距平为1974年的18d,最大负距平为1989年的11d。总体趋势为1979年前为正距平,1980年至1989年为负距平,1990年后围绕平均线上下波动。(4)徐州地区年雷暴日数总体空间分布趋势:由北向南,年雷暴日呈增大趋势,有西向东,年雷暴日也呈增大趋势。

5 不足之处

由于人工观测记录雷暴的误差大,主观性强,所以我们目前只是得到了徐州地区雷暴日变化的初步特征,如果今后将人工观测记录和闪电定位仪记录相结合,便能进行更细致科学的研究分析,得到更加有代表性的结论。

参考文献

[1] 王道洪,郄秀书,郭昌明.雷电与人工引雷[M].上海:上海交通大学出版社,2001,1-16,45-46,87-88.

[2] 陈渭民.雷电学原理[M].北京:气象出版社,2003,137-142,308-314.

[3] 雷暴探测和雷电物理研究(中国科学院大气物理研究所集刊第4号)科学出版社1976年1月第一版.

[4] 仇九子.雷暴云带电的理论研究[J].物理与工程V ol.12 No.1 2002,17-21.

[5] 罗霞,陈渭民,李照荣,胡胜鹃,李旭.雷暴云电结构与闪电关系初探[J].气象科学,第27卷,第3期,2007年6月,280-286.

[6] 景元书,申双和,李明.江苏省雷暴气候特征分析[J].灾害学,2000,15(1):27-30.

[7] 蔡新玲,刘宇,康岚等.陕西省雷暴的气候特征[J].高原气象,2004,23(S0):118-123.

[8] 山义昌,王善芳.近40年潍坊地区雷暴日的气候特征[J].气象科