1958—2013年本溪地區雷暴日數變化特征分析

高艷波 譚政華 秦瑜 崔曜鵬

摘要利用1958—2013年本溪地區雷暴天氣觀測資料，采用線性傾向分析、高斯濾波、M-K突變檢驗及小波分析方法，對近56年本溪地區雷暴日數變化特征進行了分析。結果表明，近56年本溪地區年雷暴日數呈現顯著下降趨勢；在年代際尺度上，本溪地區雷暴日數在20世紀60年代中后期和90年代初期較常年偏多，1995年后雷暴日數較常年偏少；本溪地區年雷暴日數56年時間序列沒有明顯的突變特征，但存在準2～5年、準10年和準30年周期，且準2～5年和準10年周期有隨時間增強趨勢，振蕩周期隨時間有所加長。

關鍵詞雷暴日數；變化趨勢；周期特征；本溪地區

中圖分類號S16文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）19-0198-02

Analysis on the Change Characteristics of Thunderstorm Days in Benxi Area from 1958 to 2013

GAO Yanbo，TAN Zhenghua，QIN Yu et al

（Benxi City Meteorological Bureau，Benxi，Liaoning 117000）

AbstractUsing the observation data of thunderstorms in Benxi area from 1958 to 2013，the characteristics of thunderstorm days in Benxi area in recent 56 years were analyzed by linear trend analysis，Gaussian filter，MK mutation test and wavelet analysis method.The results showed that the thunderstorms days in Benxi area had decreased significantly in the past 56 years.On the interdecadal scale，the thunderstorm days in Benxi area was higher than that in the mid-1960s and early-1990s，and the thunderstorm days was less than normal after 1995.There were no obvious mutations in the time series of the thunderstorms in Benxi area，but there were quasi-2 to 5 years，quasi-10-year and quasi-30-year cycles，and the quasi-2 to 5 years and quasi-10-year periods had a tendency to increase with time，and the oscillation cycle has lengthened with time.

Key wordsThunderstorm days；Change trend；Cycle characteristics； Benxi area

雷暴天氣是強對流天氣的一種，是春夏季節常見的災害性天氣之一。雷暴天氣伴隨的強烈放電現象，對人類活動及生產生活有較大影響。近年來，許多學者對氣候變化背景下不同地區雷暴天氣的分布特征及演變規律進行了研究[1-5]。鞏崇水等[1]研究發現，我國雷暴天氣在年代際尺度上的多發期分別為20世紀80年代和2000年之后，20世紀90年代為雷暴天氣少發期，且最低水平出現在1997年前后，2000年后雷暴日數再次呈增加趨勢；

丁旻[3]分析指出，貴州省年均雷暴日數隨時間顯著下降，且年均雷暴日數在1995年后發生明顯突變，突變前年均雷暴日數偏多，突變后轉為偏少。

孫麗等[6]研究指出，遼寧西部及東北部地形復雜區域為遼寧地區年均雷暴日數高值區，且遼寧地區年雷暴日數有隨時間下降趨勢；

東北地區雷暴天氣的主要影響因子包括東北冷渦、西太平洋副熱帶高壓以及局地地形因素等。

本溪市地處遼寧東部山區，地形復雜，局地對流性天氣多發。初夏季節，本溪地區易受東北冷渦影響，是遼寧地區雷暴、冰雹等強對流天氣的多發區域之一。研究本溪地區的雷暴活動規律，對了解氣候變化背景下遼寧東部地區雷暴天氣的發生規律及變化特征具有重要意義。另外，雷暴的產生與對流性天氣密切相關，通過研究雷暴日數的演變特征，不僅可以反映本溪地區雷暴活動的氣候規律，對該地區強對流天氣的發生規律及演變趨勢也有一定反映。筆者利用本溪地區4個國家地面觀測站1958—2013年天氣現象觀測資料，采用線性傾向分析、高斯濾波、M-K突變檢驗及小波分析方法，分析近56年本溪地區雷暴天氣的特征及演變規律。

1資料與方法

利用本溪地區4個國家地面觀測站（本溪市區、本溪縣、桓仁縣、草河口）1958—2013年天氣現象觀測資料，統計各站年雷暴日數，并以4站雷暴日數的年平均值作為本溪地區的年雷暴日數，通過線性傾向分析、高斯濾波、M-K突變檢驗及小波分析方法，從雷暴日數的年際、年代際尺度變化及突變、周期特征角度，對近56年本溪地區雷暴天氣的特征及演變規律進行分析。

2雷暴日數年際、年代際變化特征

由圖1a可知，1958—2013年本溪地區雷暴日數年際變化較明顯，近56年平均雷暴日數為29 d/a，其中雷暴活動較多的年份有1959、1971、1986和1994年，年雷暴日數分別為46、42、38和44 d，超出56年平均值近3成。雷暴日數較多的年份均出現在2000年以前，而雷暴日數較少的年份主要分布在2000年之后，其中雷暴日數最少的年份為2007年，全年雷暴活動日數僅22 d。線性擬合發現，本溪地區年雷暴日數與時間變化呈現明顯的負相關關系，相關系數r為-0.233，超過α=0.1的顯著性水平。說明近56年來本溪地區年雷暴日數有明顯的下降趨勢，下降速度為0.8 d/10 a。

為進一步研究本溪地區年雷暴日數的年代際尺度變化特征，以1981—2010年的年雷暴日數為基準作為常年值，計算本溪地區年雷暴日數距平，并對距平序列進行了9年平滑高斯濾波，得到年代尺度上的雷暴日數距平序列（圖1b）。從圖1b可知，從年代尺度上，以1995年為界，1960—1995年本溪地區年雷暴日數年代初度變化明顯，其中20世紀60年代中后期（1965—1969年）和90年代初期（1991—1994年）為年代際尺度的正距平期，雷暴日數較常年平均值偏多明顯，在年際距平上，這2個時段的正距平年份較為集中；而在1995年后，本溪地區雷暴日數的年代際變化表現為負距平為主，年際尺度上也多表現為負距平。說明進入21世紀后，本溪地區年雷暴日數明顯減少，雷暴活動較常年平均偏少。

3雷暴日數時間序列的突變及周期演變特征

從圖2可以看出，1960—2000年

本溪地區年雷暴日數的2次年代際尺度波動在UF曲線的變化趨勢上有明顯體現，但2次波動造成的雷暴日數增多現象均沒有通過顯著性檢驗。進入21世紀后，本溪地區雷暴日數呈現逐年下降趨勢，但這種下降趨勢同樣沒有通過顯著性檢驗，說明盡管1995年后本溪地區年雷暴日數呈下降趨勢，但這種下降趨勢并不是由于雷暴日數的突然增加和突然減少造成，本溪地區年雷暴日數56年時間序列的突變特征并不明顯。

從圖3可看出，本溪地區雷暴日數56年序列中比較明

顯的周期演變規律為準2～5年、準10年和準30年，且30年以下的周期演變規律隨時間變化較為明顯。從小波分析實部（圖3a）可以看出，對于準10年周期，20世紀80年代前這一周期振蕩信號并不顯著，20世紀80年代后這一周期振蕩規律逐漸明顯，且振蕩周期有隨時間逐漸加長的趨勢，到20世紀90年代中期，這一準10年振蕩周期逐漸演變為準13年左右的周期振蕩，且周期信號明顯增強。對于準2～5年周期振蕩信號，在1995年之后，這一信號也有所增強且振蕩周期逐漸加長為準5年，這一時期與前述分析中指出的本溪地區年雷暴日數在年代際尺度上呈現下降趨勢的時間段有一定對應關系，說明本溪地區自20世紀末期開始雷暴日數的下降與雷暴日數準10年、準5年振蕩信號增強之前存在一定聯系，但這種對應關系及其可能機制有待進一步研究。

4結論與討論

（1）近56年本溪地區年雷暴日數年際變化呈現明顯的逐年下降特征，下降速度為0.8 d/10 a。而在年代際尺度上，以1995年為界，20世紀 60年代到20世紀末（1960—1995年）本溪地區雷暴日數年代變化顯著，其中20世紀60年代中后期和90年代初期為2個雷暴活動頻繁期，雷暴日數較常年偏多；1995年后本溪地區雷暴日數較常年明顯偏少。

（2）盡管近56年來本溪地區雷暴日數在年際、年代際尺度上均存在下降趨勢且1995年后雷暴日數較常年偏少，但本溪地區年雷暴日數56年時間序列的突變特征并不顯著，21世紀初期后本溪地區雷暴日數偏少并不是由于雷暴日數的突然增加和減少造成。本溪地區雷暴活動日數減少可能意味著該地區強對流天氣的發生頻次及性質有所改變，對于這一現象的原因有待進一步研究。

（3）近56年來本溪地區年雷暴日數存在較為明顯的準2～5年、準10年和準30年周期，其中準2～5年和準10年周期有明顯的隨時間增強及周期加長趨勢。準10年周期自

20世紀80年代開始增強且周期長度逐漸加長為準15年；準2～5年周期自1995年開始逐漸增強且周期長度逐漸加長為準5年。這2個周期信號的變化在時間上與1995年開始本溪地區雷暴活動減弱有一定聯系，但其中的具體機制有待進一步研究。

參考文獻

[1]

鞏崇水，曾淑玲，王嘉媛，等.近30年中國雷暴天氣氣候特征分析[J].高原氣象，2013，32（5）：1442-1449.

[2] 孫溦.北京城區與郊區雷暴氣候特征及其變化對比分析[J].氣候與環境研究，2011，16（5）：649-656.

[3] 丁旻.貴州省雷暴日數的時空分布、周期及突變特征[J].防災科技學院學報，2013，15（4）：36-42.

[4] 張金，聶長春，陳玉華.廣州市雷暴日數變化特征分析[J].成都信息工程學院學報，2009，24（1）：58-60.

[5] 王紀軍，郭紅晨，盧廣建.河南省雷暴日數時空分布的非均一性特征[J].自然災害學報，2009，18（4）：115-119.

[6] 孫麗，于淑琴，李嵐，等.遼寧省雷暴日數的時空變化特征[J].氣象與環境學報，2010，26（1）：59-62.