山西省年最大積雪深度極值分布及重現期極值估算

許云　王志偉　欒青

摘 要：利用山西省108個地面氣象臺站觀測的日積雪資料，研究分析了建站以來至2015年我省年最大積雪深度極大值的空間分布特征；同時，用耿貝爾分布模型推算了山西省各地重現期為30，50，100年一遇的最大積雪厚度極值。

關鍵詞：山西省；最大積雪深度；重現期；理論極值

中圖分類號：P468.0+25 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.024

隨著特大干旱、暴雨洪澇等多年一遇，甚至百年一遇的極端天氣氣候事件不斷發生，對社會的影響也越來越大，特別是近10年來表現得尤為突出。因此，分析氣候極值變化和推算氣候極值具有重要的現實意義。

在建筑工程設計中，最大積雪厚度作為影響建筑結構安全的主要氣象參數之一，可以用于推算雪荷載對建筑物的影響及破壞能力。山西省地處黃土高原，為不穩定積雪區，四面環山，中間有從南到北的斷陷盆地，溝壑交錯，地形極其復雜，海拔在300～3 000 m之間，天氣氣候特殊。2009-11-09—2009-11-12，山西省出現了超歷史極值的大暴雪天氣過程，28個縣（市）積雪深度達20～30 cm。這給交通生產、設施農業和市政設施等造成嚴重影響。因此，分析研究我省最大積雪深度分布情況和合理估算最大雪深再現期，為防災減災和建筑結構設計提供參考，意義重大。

就目前而言，國內外在極端氣象參數的分析中，公認較為出色的是耿貝爾分布（又稱為第I型極值分布）模型，并在暴雨、冰雹等多種氣象災害預測中得到應用。本文利用我省的日積雪資料，研究分析了最大積雪深度極大值的空間分布特征；同時，用耿貝爾分布模型推算了我省各地重現期為30年、50年、100年的最大積雪深度極值。

1 數據來源

本文使用數據為山西省108個地面氣象臺站觀測的日積雪深度資料，數據由山西省信息中心提供，其中歷年最大積雪深度數據按每年7月份到次年6月份間的最大積雪深度統計。

2 研究方法

耿貝爾分布是極值漸進分布的一種理論模式，其概率分布函數為：

3 研究結果

3.1 各站年最大積雪深度極大值特征

統計山西省各地面觀測臺站建站以來年最大積雪深度極大值出現年份（圖1）發現：2009年57個站出現有歷史觀測記錄以來的極大值，1965年和2005年有6個站出現有記錄以來年積雪厚度極大值，1978年和1989年分別有5站出現歷史極大值，1987年、1994年、2003年和2007年有4站出現歷史極大值。不難發現，大部分臺站年最大積雪厚度極大值出現在2000年以后，這與近幾年極端天氣氣候事件不斷發生相吻合。

山西省各臺站年最大積雪深度極大值分布如圖2所示。由圖2可知，我省年最大積雪深度極大值分布呈現出明顯的空間差異，在太行山和呂梁山存在三個大值區域，可能與當地的特殊地形對天氣系統和水汽的影響有關，即西部呂梁山對天氣系統有阻擋作用，東部太行山對天氣系統有雙重作用，既可對東路濕空氣產生阻擋作用，又同時對西路天氣系統有動力抬升作用。年最大積雪深度極大值介于13～48 cm之間，大多數站的極大值在13～25 cm之間，中南部的東部地區極大值在25 cm以上，最大值出現在平定（48 cm），最小值出現在河曲（13 cm）。

3.2 各站年最大積雪深度極大值特征

本文利用耿貝爾分布分別擬合計算了各臺站年最大積雪

深度不同重現期的理論極值，圖3給出了重現期為30年、50年和100年的年最大積雪深度極值空間分布圖。由圖可看出：重現期為30年和100年的空間分布類似，最大中心主要位于陽泉、昔陽一帶，最小中心主要位于運城西南部，中南部東部地區明顯大于其他地區；重現期30年理論極值為介于12.1～29 cm之間；重現期100年理論極值介于15.3～37.2 cm之間；重現期50年理論極值介于13.4～32.5 cm之間，最小中心同樣出現在運城西南部，但極值最大中心區域面積（大于25 cm）比30年和100年明顯增大，全省大部分地區理論極值在20 cm以上。

4 結論

得出的將誒論有以下三點：①有觀測記錄以來，大部分臺站年最大積雪厚度極大值出現在2000年以后，2009年更有57個站出現有歷史觀測記錄以來的極大值。②山西省年最大積雪深度極大值分布呈現出明顯的空間差異，在太行山和呂梁山存在三個大值區域，可能與當地的特殊地形對天氣系統和水汽的影響有關。③本文利用耿貝爾分布分別擬合計算了各臺站重現期為30年、50年和100年的年最大積雪深度極值，最小中心主要位于運城西南部，中南部東部地區明顯大于其他地區。

參考文獻

[1]朱瑞兆.應用氣候手冊[M].第1版.北京：氣象出版社，1991：77-86.

[2]惠英，李棟梁，王文.河套及其鄰近不穩定積雪區積雪日數時空變化規律研究[J].冰川凍土， 2009，31（3）：446-456.

[3]趙桂香，李韜光，范衛東，等.山西省大雪以上天氣氣候特征分析研究[C]//第27屆中國氣象學會年會應對氣候變化分會場——人類發展的永恒主題論文集.北京：2010.

[4]劉廣海，謝如鶴.基于耿貝爾分布的高溫參數模型的分析與確定[J].廣州大學學報（自然科學版）， 2009，8（4）：83-86.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50009—2012 建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

作者簡介：許云，女，山西左權人，理學碩士，2010年畢業于中國氣象科學研究院，工程師，主要從事設施和特色農業氣象工作。

〔編輯：胡雪飛〕