1961—2017年遵義地區(qū)冰雹時(shí)空分布特征

張?jiān)魄?，?海，陳茜茜，胡玉娟

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000；2.貴州省仁懷市氣象局，貴州 仁懷 564500；3.貴州省余慶縣氣象局，貴州 余慶 564400；4.貴州省綏陽縣氣象局，貴州 綏陽 563300)

1 引言

冰雹是重大災(zāi)害性天氣之一，也是遵義地區(qū)常見的災(zāi)害性天氣，突發(fā)性強(qiáng)，給農(nóng)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施等帶來了極大的危害，冰雹直徑越大，降雹持續(xù)時(shí)間越長，往往造成的災(zāi)害就越大。目前對(duì)冰雹的預(yù)報(bào)還有許多有待解決的難題，它的發(fā)生也時(shí)常伴隨其他災(zāi)害性天氣，如大風(fēng)、暴雨等。例如2016年5月6—7日，遵義市10縣(市、區(qū))59個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受暴雨和冰雹災(zāi)害，受災(zāi)人口66 338人，農(nóng)作物受災(zāi)面積3 697 hm2，2戶農(nóng)房倒塌，316戶農(nóng)房不同程度損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失1 978萬元，此外強(qiáng)對(duì)流天氣還造成桐梓縣楚米至松坎段鐵路塌方中斷，桐梓縣火車站滯留客人3 000余人。了解冰雹發(fā)生的時(shí)間分布、空間分布、大小分布及它與其他災(zāi)害性天氣之間的關(guān)系，有助于給災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供更多的參考和依據(jù)。高曉梅[1]等和劉曉璐[2]等人從冰雹直徑、冰雹持續(xù)時(shí)間、時(shí)空分布等方面詳細(xì)地分析了冰雹時(shí)空分布特征，清晰地展現(xiàn)了當(dāng)?shù)乇⒌母鞣N信息；肖蕾等[3]統(tǒng)計(jì)分析了1984—2011年遵義市的冰雹發(fā)生縣次，通過線性擬合顯示其年際變化呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì)；張蕾[4]等統(tǒng)計(jì)了1971—2004年遵義市各地的冰雹記錄，建立了較完整的冰雹資料庫，通過對(duì)冰雹過程天氣系統(tǒng)的垂直分析，提出了預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。遵義地區(qū)各氣象站開始地面觀測(cè)的時(shí)間不同，桐梓站和湄潭站開始記錄于20世紀(jì)30—40年代，匯川站開始記錄于2005年，其余11個(gè)氣象站開始記錄于20世紀(jì)50年代，為了使分析數(shù)據(jù)既完整又具有代表性，需要各站在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)都在運(yùn)行地面觀測(cè)業(yè)務(wù)，因此本文選取1961—2017年各站(除匯川站)的冰雹資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 資料的分析與處理

為了確保統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，本文通過對(duì)比分析CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境、遵義地區(qū)13個(gè)氣象站(赤水、習(xí)水、桐梓、仁懷、遵義、播州、綏陽、正安、道真、務(wù)川、湄潭、鳳岡、余慶，另外匯川站建站時(shí)間較晚，不納入統(tǒng)計(jì))月報(bào)表、遵義各縣(市、區(qū))縣志或氣象志、決策服務(wù)材料等途徑的冰雹、大風(fēng)和降水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)其中的疑誤和缺測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷或剔除，收集了1961年1月1日—2017年12月31日遵義地區(qū)的冰雹、大風(fēng)和降水情況，利用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)分析。

本文定義1 d內(nèi)在遵義市各縣(市、區(qū))出現(xiàn)1次或多次降雹現(xiàn)象為1個(gè)冰雹日，以北京時(shí)20時(shí)為日界。

3 冰雹直徑和降雹持續(xù)時(shí)間特征

3.1 冰雹直徑

冰雹直徑<2 cm為小冰雹，直徑2 cm以上的為大冰雹[5]。根據(jù)1961—2017年記錄的169站次冰雹直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表1所示，冰雹直徑為0.2～0.5 cm發(fā)生的概率最大，大于4.0 cm的概率最小，冰雹直徑越大，發(fā)生的概率越小。據(jù)記載，1971年5月23日遵義站觀測(cè)到的冰雹直徑最大，最大冰雹直徑為7.5 cm，冰雹平均重量20 g。

表1 遵義地區(qū)不同冰雹直徑的次數(shù)占總冰雹總數(shù)的百分比Tab.1 Percentage of the number of different hail diameter in total in the Zunyi area

3.2 降雹持續(xù)時(shí)間

由于夜間降雹時(shí)間的記錄較少，因此只對(duì)1961—2017年白天的降雹持續(xù)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，共計(jì)150個(gè)降雹日。如表2所示，遵義地區(qū)降雹持續(xù)時(shí)間為1～5 min的占比最大，16～20 min的占比最小；同一站點(diǎn)1日內(nèi)只有1次降雹的有130 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的86.67%，1日內(nèi)連續(xù)2次降雹的有19 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的12.67%，1日內(nèi)連續(xù)3次降雹的只有1 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的0.66%。

表2 遵義地區(qū)不同降雹持續(xù)時(shí)間的次數(shù)占總冰雹總數(shù)的百分比Tab.2 Percentage of the number of different hail durations in total in the Zunyi area

4 冰雹氣候特征

4.1 冰雹日數(shù)的空間分布

1961—2017年遵義地區(qū)13個(gè)氣象站共有降雹記錄291 d，年平均冰雹日數(shù)為5.1 d。由圖1可知，余慶冰雹總?cè)諗?shù)最多，為51 d，赤水、道真、務(wù)川降雹相對(duì)較少，冰雹總?cè)諗?shù)分別為10 d、13 d、20 d，其余縣(市、區(qū))冰雹總?cè)諗?shù)在29～45 d之間。

圖1 1961—2017年遵義地區(qū)各站降雹日數(shù)分布圖Fig.1 Distribution map of hail days at stations in Zunyi area between 1961 and 2017

從區(qū)域來看，遵義東部(湄潭、鳳岡、余慶)的降雹日數(shù)最多，平均日數(shù)為39.7 d，隨后依次是中部(桐梓、綏陽、遵義城區(qū)、播州)38.5 d、西部(赤水、習(xí)水、仁懷)24 d、北部(務(wù)川、正安、道真)21 d。

4.2 冰雹日數(shù)的時(shí)間分布

由圖2a可見，1961—2017年，除9月未出現(xiàn)降雹外，其余月份均出現(xiàn)過降雹，降雹主要集中在2—5月，其中4月冰雹日數(shù)最多，占冰雹總?cè)諗?shù)29.90%，3月占24.05%，5月占18.90%，2月占11.00%，其余月份占比較小。

通過對(duì)2—5月的旬降雹日數(shù)分析發(fā)現(xiàn)(圖2b)，2月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占2月冰雹總?cè)諗?shù)的12.50%、40.62%、46.88%，呈遞增趨勢(shì)；3月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占3月冰雹總?cè)諗?shù)的22.86%、40.00%、37.14%；4月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占4月冰雹總?cè)諗?shù)的26.44%、39.08%、34.48%；5月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占5月冰雹總?cè)諗?shù)的65.45%、20.00%、14.55%，呈遞減趨勢(shì)；降雹概率大值區(qū)主要集中3月中旬—5月上旬，成波動(dòng)變化，其中5月上旬降雹日數(shù)最多，為36 d。

4.3 冰雹日變化

圖2 1961—2017年遵義地區(qū)每月冰雹日數(shù)的時(shí)間分布(a)和冰雹日數(shù)的旬分布(b)Fig.2 The monthly distribution of hail days in Zunyi (a) and the distribution of hail days in every ten-day( (b) between 1961 and 2017

圖3a為1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的日分布，由圖可見，降雹主要出現(xiàn)在夜間，降雹概率為58.01%，18—20時(shí)的降雹概率最大，為 17.22%，16—18時(shí)降雹概率為12.69%，14—16時(shí)為7.55%，12—14時(shí)與10—12時(shí)的降雹概率都為1.81%，08—10時(shí)降雹概率最小，為0.91%。

在遵義地區(qū)291個(gè)降雹日中(圖3b)，1 d內(nèi)僅1站出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)最多，為210 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的72.16%；1 d內(nèi)有2站的為54 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的18.56%；1 d內(nèi)有3站的為21 d，占冰雹總?cè)諗?shù)的7.22%；1 d內(nèi)有4或5站的都為3 d，分別占冰雹總?cè)諗?shù)的1.03%，1 d內(nèi)出現(xiàn)6站或6站以上的天數(shù)為0。綜上說明遵義地區(qū)的冰雹天氣局地性較強(qiáng)，出現(xiàn)大范圍降雹的可能性小。

5 冰雹日數(shù)年際變化和年代際變化特征

圖3 1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的日分布(a)和日冰雹出現(xiàn)站數(shù)的分布(b)Fig.3 Daily distribution of hail days in Zunyi (a) and distribution of daily appeared stations of hail (b) between 1961 and 2017

圖4 1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)年變化(a)和1961—2010年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)年代際變化(b)Fig.4 Annual change of hail days in Zunyi from 1961 to 2017 (a) and interdecadal change of hail days in Zunyi from 1961 to 2010 (b)

圖4a為1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的年變化，可以看出年冰雹日數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。1963年冰雹日數(shù)最多，為14 d；2014年和2017年冰雹日數(shù)最少，為0 d。圖4b是1961—2010年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的年代際變化圖，以10 a為周期，可以看出10 a冰雹日數(shù)總和逐漸減少，1961—1970年最多，為80 d，2001—2010年最少，為32 d，減少了60%；1981—1990年和1991—2000年分別是48 d和47 d，基本持平。

2011—2017年的冰雹日數(shù)總和為15 d，1998—2017年之間連續(xù)3 a冰雹日數(shù)總和最大值為14 d，最小值為3 d，而且圖4a顯示遵義地區(qū)冰雹日數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，因此可以預(yù)測(cè)2011—2020年冰雹日數(shù)總和要超過2001—2010年(32 d)的可能性很小，此10 a很可能跌破歷史極值。

6 冰雹與降水量和大風(fēng)的關(guān)系

6.1 冰雹與降水量的關(guān)系

從1961—2017年遵義地區(qū)405站次的降雹分析可得，降雹點(diǎn)降小雨的概率為42.96%，降中雨的概率為25.19%，降大雨的概率為21.73%，降暴雨的概率為9.14%，降大暴雨的概率為0.98%。通過對(duì)同一地點(diǎn)的冰雹直徑和降水量進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，相關(guān)系數(shù)為0.356，呈弱的正相關(guān)，通過了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，說明總體來看，冰雹直徑越大，同一地點(diǎn)的降雨量則可能越大，反之亦然。

6.2 冰雹與大風(fēng)的關(guān)系

1961—2017年遵義地區(qū)大風(fēng)日數(shù)共計(jì)582 d，大風(fēng)站點(diǎn)共計(jì)858站次，冰雹日數(shù)共計(jì)291 d，冰雹站點(diǎn)共計(jì)408站次。同一天內(nèi)降雹點(diǎn)出現(xiàn)大風(fēng)的共計(jì)65站次，占大風(fēng)總站數(shù)的7.58%，占冰雹總站數(shù)的15.93%；遵義地區(qū)同一天內(nèi)既出現(xiàn)降雹又出現(xiàn)大風(fēng)的共計(jì)216 d，占大風(fēng)總?cè)諗?shù)的37.11%，占冰雹總?cè)諗?shù)的74.23%，其中大風(fēng)站數(shù)為1站占比最大，為78.10%，其次為2站10.65%(表3)。

表3 遵義地區(qū)不同的大風(fēng)站數(shù)的出現(xiàn)日數(shù)(冰雹大風(fēng)同一天出現(xiàn))占總冰雹日數(shù)的百分比Tab.3 The number of days that different number of gale stations as a percentage of total hail days in Zunyi(Hail and gale appeared on the same day)

7 小結(jié)與討論

以下結(jié)論均來自1961—2017年之間的氣象站數(shù)據(jù)分析：

① 遵義地區(qū)降雹以小冰雹為主，占90.54%，發(fā)生大冰雹的概率較小，占9.46%；降雹持續(xù)時(shí)間以短時(shí)降雹為主，20 min以上的降雹僅占6.67%；同一站點(diǎn)1 d內(nèi)只有1次降雹的占比最大，達(dá)到86.67%。

② 從單站來看，余慶降雹日數(shù)最多，赤水降雹日數(shù)最少；從區(qū)域來看，遵義東部降雹日數(shù)最多，隨后依次是中部、西部和北部。

③ 遵義地區(qū)除9月外，其余月份均出現(xiàn)過降雹，降雹主要在2—5月，其中4月最多。2月上、中、下旬的降雹日數(shù)呈遞增趨勢(shì)，5月上、中、下旬呈遞減趨勢(shì)，降雹概率大值區(qū)主要集中在3月中旬—5月上旬，成波動(dòng)變化，其中5月上旬降雹日數(shù)最多。

④ 遵義地區(qū)降雹主要出現(xiàn)在夜間，白天降雹主要出現(xiàn)在14—20時(shí)之間，其中18—20時(shí)的降雹概率最大，08—14時(shí)的降雹概率最小。1 d內(nèi)僅1站出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)最多，達(dá)到72.16%，局地性強(qiáng)，出現(xiàn)大范圍降雹的可能性小。

⑤ 冰雹日數(shù)的年際變化和年代際變化總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，2011—2020年冰雹日數(shù)總和很有可能跌破歷史極值。

⑥ 降雹點(diǎn)降小雨的概率最大，降大暴雨的概率最小，冰雹直徑和降雨量之間呈弱的正相關(guān)，冰雹直徑越大，同一地點(diǎn)的降雨量則可能越大。降雹點(diǎn)出現(xiàn)大風(fēng)的可能性較小，但是整個(gè)遵義地區(qū)在同一天內(nèi)既出現(xiàn)降雹又出現(xiàn)大風(fēng)的概率高達(dá)74.23%，因此在預(yù)報(bào)預(yù)警冰雹時(shí)，大風(fēng)也要重點(diǎn)關(guān)注。