黑龍江省雷暴日氣候特征分析

康恒元，李百超

（1.黑龍江省雷電災害預警防護中心，黑龍江 哈爾濱150030；2.黑龍江省氣象局，黑龍江 哈爾濱150001）

1 引言

雷暴是發(fā)生在積雨云中的放電、雷鳴現象，是一種強烈對流性天氣，它出現時常伴有狂風、暴雨、冰雹天氣現象，是一種危害性極大的自然災害，造成人畜雷擊死亡，毀壞建筑物，引發(fā)森林火災或毀壞電力設備、電信設施等，給人民生命、財產造成嚴重威脅和損失[1-3]。 雷電災害已被聯(lián)合國有關部門列為最嚴重的十種自然災害之一，被中國電工委員會稱為“電子時代的一大公害”。 隨著社會經濟、信息技術，特別是計算機網絡技術發(fā)展迅速， 城市高層建筑日益增多，雷暴災害造成的損失也越來越大[4]。

近年來，許多學者對各地雷電進行了研究，鄭淋淋等[5]利用1980-2008年全國517 個常規(guī)氣象站的觀測資料分析了中國雷暴的日變化特征及其可能的原因；張敏鋒等[6]采用EOF 和主值函數分析方法，將我國平均年雷暴日空間分布進行分區(qū)， 并對雷暴頻數變化做出分析；劉梅等[7]用江蘇省74 個站57 a 雷暴資料，分析了江蘇省雷暴日的時空分布特征。 在張敏鋒等[6]的研究中指出我國大部分地區(qū)（除東北地區(qū)外）平均雷暴頻數在波動中減少（此文所分析的30 a是1961-1990年），陳紅等[8]的分析指出1971-2000年，黑龍江省的年平均雷暴日數在波動中減少。 本文利用黑龍江省1961-2010年的地面氣象觀測記錄，對50 a 間黑龍江省雷暴日數的時、空分布、變化趨勢和氣候傾向率進行分析，為黑龍江省雷電防御、防災減災提供科學參考和最新數據支撐。

2 數據和方法

資料來源于黑龍江省地面氣象觀測網觀測日地面氣象觀測資料。 根據建站時間和資料連續(xù)性，選取了省內62 個氣象臺站1961-2010年地面氣象資料，選擇1971-2000年為氣候基準期。

雷暴日：按世界氣象組織的定義，某站聽到有雷聲的1 個觀測日叫作雷暴日。 在氣象學中，常用雷暴日的多少來反映雷電活動的強度。 一個雷暴日就是當天發(fā)生過雷響，不論有多少次，只要發(fā)生就記一日（地面氣象觀測記錄中有閃電和雷暴兩種天氣現象記錄，當只有閃電沒有雷暴記錄時，一般本地成災機率較小，本文不予考慮）。

年雷暴日：全年雷暴日數的總和。

趨勢系數： 要素序列與自然數1，2，3…，n 的相關系數。 相關系數正負表示要素序列趨勢增加或減少，這個值為正（負）時，表示該要素在所計算的n年內有線性增加（降低）的趨勢。

氣候傾向率： 設某站某氣象要素時間序列為y1、y2、…yn，它可以用1 個多項式來表示：yn(t)=a0+a1t+a2t2…+amtn(m

3 分析結果

3.1 空間分布

黑龍江省年雷暴日數最多的地區(qū)在松嫩平原中東部，綏化、尚志最多（35 d），最少的地區(qū)在省東部和東南部，三江平原的東部和東南半山區(qū)的東南部，年平均雷暴日數都少于24 d，虎林和東寧最少（20 d 和19 d）；全省分析的62 個臺站中，18 個臺站的年雷暴日數≥30 d（29%），多于25 d 少于30 d 的臺站有30個（48%），少于25 d 多于20 d 的臺站12 個（19%），少于20 d （不在國家標準建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范中多雷區(qū)定義內）的臺站2 個（3%）。

相較于上一個氣候期（1971-2000年）黑龍江省年雷暴日數分布， 省內雷暴日數的空間分布格局沒變， 但日數有減少，1981-2010年黑龍江省雷暴日數全省平均值減少了2 d （1971-2000年全省平均雷暴日數為30 d）；多雷暴日范圍縮小，少雷暴日范圍由省東部和東南部向雷暴集中區(qū)的中部擴大； 極值也有改變，1981-2010年，雷暴日數最多是35 d（綏化、尚志），1971-2000年，雷暴日數最多是39 d（綏化），其次是37 d（尚志）；全省沒有雷暴日數少于20 d（少雷區(qū)標準）的地區(qū)（雷暴日數最少的地域沒變，都是在虎林和東寧）。

3.2 時間變化

1961-2010年，黑龍江省雷暴日數呈顯著的減小趨勢，減小速率為1.866 d/10 a(圖1)，1992年前為雷暴日數偏多期，1963年最多（較常年多9 d），1992年后進入雷暴日數偏少期，2007年最少 （較常年少12 d）；取氣候平均期為1971-2000年，全省雷暴的氣候值為29.52 d，年代際看（表1），20 世紀60年代是黑龍江省雷暴日數最多的年代， 全省平均多于氣候平均值3.41 d，70年代多于氣候值0.86 d，80年代較70年代略有上浮，多于氣候值0.99 d，90年代雷暴日明顯減少，少于氣候值1.85 d，少于80年代2.84 d，21世紀的第一個十年雷暴日更少， 較氣候值少4.32 d，較1990s年代少2.48 d。

圖1 黑龍江省平均雷暴日序列

表1 各年代雷暴日數變化

表2 各年代雷暴日數標準偏差

由表2 可看出，1981-2010年全省平均雷暴日標準偏差大于1971-2000年， 可見，1981-2010年黑龍江全省平均雷暴日的年際間波動加大； 不同年代雷暴日標準偏差，1980年代最小（2.02），其次1990年代、1960年代和1970年代，2000年代標準偏差最大（4.65），可見，上世紀80年代全省平均的年雷暴日數較穩(wěn)定，剛剛過去的21 世紀第一個十年，黑龍江省雷暴日的年際間波動在過去50 a 中最大。

計算全省各站年雷暴日數標準偏差（1961-2010年），其空間分布如圖2，標準偏差最大中心在松嫩平原中南部（尚志、雙城）和黑龍江省最北部（北極村），在省中部有一條經向高值帶， 貫穿松嫩平原東南部到小興安嶺腹地； 標準偏差最小中心在松嫩平原西部（杜蒙、龍江），省東部（林口）、松嫩平原中北部（克山）、小興安嶺南坡（五營）。

3.3 趨勢系數及氣候傾向率

黑龍江省雷暴日數的多年變化趨勢遞減顯著（圖3a），全省大部減少趨勢超過0.05 顯著性水平檢驗，僅大興安嶺東南部、黑河西北部、松嫩平原西南部、北部和中東部小范圍區(qū)域、三江平原中北部小范圍區(qū)域變化趨勢不顯著； 減少趨勢最顯著的區(qū)域是三江平原東部（勃利）、長白山脈太平嶺（東寧）、張廣才嶺（木蘭、依安、雙城）、松嫩平原西北部邊緣區(qū)（訥河）、小興安嶺腹地（伊春）。

圖2 黑龍江省雷暴日數標準偏差分布（1961-2010年，圖中粗線為6.6 平均線）

過去50 a， 黑龍江省各地雷暴日數氣候傾向率分布如圖3b，三江平原東北部、小興安嶺腹地、張廣才嶺中部、嫩江、北極村遞減速率（絕對值）最大（最大在伊春，3.14 d/10 a）， 超過2.5 d/10 a，1961-2010年間年雷暴日數減少超過12 d； 大興安嶺東部與小興安嶺交界帶及其向東南的狹長延伸帶遞減速率最小，小于1.5 d/10 a，50 a 雷暴日數減少不多于8 d。

4 結論與討論

圖3 黑龍江省1961-2010年雷暴日變化趨勢（a 中粗線為顯著性0.05 和0.001 界值線，b 圖單位：d/10 a）

本文通過對黑龍江省1961-2010年雷暴日數分析，得出以下主要結論：

（1）黑龍江省年雷暴日數最多的地區(qū)在松嫩平原中東部，最少的地區(qū)在省東部和東南部，三江平原的東部和東南半山區(qū)的東南部，全省大部屬多雷區(qū)。

（2）1961-2010年，黑龍江省雷暴日數呈顯著的減小趨勢，減小速率為1.866 d/10 a。 上世紀80年代全省平均的年雷暴日數較穩(wěn)定，剛剛過去的21 世紀第一個十年， 黑龍江省雷暴日的年際間波動在過去50 a 中最大。

（3）全省各站年雷暴日數年際波動最大中心在松嫩平原中南部和大興安嶺北部， 最小中心在松嫩平原西部和中北部、省東部、小興安嶺南坡。

（4）黑龍江省雷暴日數的多年變化呈減少趨勢，趨勢最顯著的區(qū)域是三江平原東部、 長白山脈太平嶺、張廣才嶺、松嫩平原西北部邊緣區(qū)、小興安嶺腹地。

根據 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》（GB50343-2004）規(guī)定，年平均雷暴日數大于20 d 而不超過40 d 的地區(qū)屬于多雷區(qū)[9]。黑龍江省大部地區(qū)（除省東部和東南部小范圍邊緣區(qū)外） 都屬于多雷區(qū)。

從文中黑龍江省雷暴日數年序列曲線上看到，在上世紀70、80年代較為平穩(wěn)的波動期中，1975年和1976年是兩個極大的跳變，1975年突變性極端偏多（在陳紅等[7]的分析中，這一年被認定為一個突變年份），1976年又急轉直下躍變?yōu)闃O端偏少， 這兩年的年際變差為14 d。 而查對1975 和1976年的降水，這兩年的降水并不多，甚至是在少水范圍，在雷暴日數集中的夏季， 這兩年的降水量和降水日數都是偏少的，可見，雷暴日數的多少，和降水量的關系并不明顯。

[1]陳渭民.雷電學原理[M].北京：氣象出版社,2006：380-381.

[2]許建民，孫家棟.中國氣象事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略·氣象與國家安全卷[M].北京：氣象出版社，2004：133.

[3]許小峰.雷電災害與檢測預報[J].氣象,2004，30（12）：17-21.

[4]趙阿興.城市雷電災害與保險[J].中國保險，2003，（7）：58-59.

[5]鄭淋淋，孫建華，衛(wèi)捷.我國雷暴的日變化特征[J].暴雨災害，2011，30（2）：137-144.

[6]張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征.熱帶氣象學報，1998，14（2）：156-162.

[7]劉梅，魏建蘇，俞劍蔚，等.近57a 江蘇省雷暴日時、空分布氣候特征[J].氣象科學，2009，29（6）：827-832.

[8]陳紅，張麗娟，李文亮，等.黑龍江省雷暴發(fā)生規(guī)律及區(qū)劃研究[J].災害學，2009，24（4）：58-62.

[9]GB50343-2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.