樂安縣雷暴日數變化特征分析

董彤　鄧圣　董玲　鄭勁光

摘 要：本研究根據樂安縣氣象局1960—2017年的逐日雷暴資料，利用線性趨勢分析、小波分析和Mann-Kendall突變檢驗對樂安縣近58a的雷暴資料進行了分析。結果表明：樂安縣屬雷暴多發區，年平均雷暴日數為57.8d，近58a間雷暴日數呈明顯的下降趨勢，平均每10a減少5.8d;年雷暴日數從20世紀80年代末開始年雷暴日數明顯減少，且在1994年發生了突變;夏季雷暴發生最頻繁，春季次之，秋冬季雷暴活動最弱，春夏兩季共占全年的86.63%，秋冬季僅占13.37%;雷暴日數的季節變化與氣溫、降水的季節變化趨勢基本一致;全年每月都可能出現雷暴，雷暴日數的月際變化呈單峰型，峰值為8月，3—9月為雷暴多發月;雷暴變化發生在白天的頻次較高;年雷暴日數存在2～3a、8～9a及18～20a周期變化特征，其中，18～20a為第1主周期、2～3a、8～9a為次周期。

關鍵詞：雷暴;小波分析;Mann-Kendall突變檢驗;氣候學;樂安縣

中圖分類號：S16

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190715061

雷暴是由發展旺盛的積雨云引起閃電、雷鳴現象的局地風暴，是一種嚴重的災害性天氣，具有極強的破壞性和殺傷力，直接威脅著人們的生命和財產的安全[1-5]。樂安屬亞熱帶濕潤季風氣候區，處于華南氣候區與華中氣候區過渡地帶，亞熱帶濕潤季風影響明顯，也是冷暖空氣交匯的地帶，雷暴天氣偏多，雷電災害具有突發性、毀滅性特點，涉及到各行各業與千家萬戶，給國家和人民生命財產造成嚴重危害，影響社會穩定與經濟發展。本研究利用撫州市樂安縣1960—2017年的雷暴資料，分析雷暴日數的變化特征，為當地雷電災害防御工作提供一些參考。

1 資料來源和研究方法

本研究雷暴日數據來源于撫州市樂安縣氣象局1960—2017年的逐日雷暴觀測數據。其中，1個雷暴日指的是樂安縣氣象觀測站在某一天記錄到1次雷暴，而無論該天的雷暴發生次數和持續時間;年雷暴日數指一年內全部發生雷暴日數的總和[6-7]。四季劃分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。研究方法包括線性趨勢分析、Mann-Kendall 檢驗、小波分析等方法[8-10]。

2 雷暴日數變化規律分析

2.1 雷暴日數年際變化

1960—2017年間樂安縣共出現3353個雷暴日，年平均雷暴日數為57.8d。雷暴日出現最多年份為1975年，有93d，最少的年份為2003年的34d，兩者相差2.7倍，從線性趨勢變化可知，年雷暴日數總體呈下降的趨勢，氣候傾向率為-5.8d/10a，即雷暴日每10a減少5.8d，且通過了M=PEC×SEC×TC的顯著性水平檢驗，說明1960—2017年間樂安縣雷暴日數下降趨勢顯著。從5a滑動平均變化曲線（圖 1）可以看出，雷暴日數的年際波動明顯，具體表現為在20世紀60年代中期前，樂安縣年雷暴日數呈下降趨勢;60年代后期—80年代初期，大致呈增多趨勢，80年代中期—2017年則大致呈波動性下降趨勢。從圖1還可知，20世紀60年代—20世紀末期，樂安縣年雷暴日數基本都在平均值以上，且數值較高，為雷暴多發期;21世紀初—2016年的年雷暴日數基本在平均值以下，數值較低，說明該階段內雷暴活動較少。

[HT5.][HJ0][HJ][HT][JZ][HT6.][HJ0][HJ][HT]

2.2 季節變化特征

從樂安縣各季節平均雷暴日數及占年的總雷暴日數的百分比來看（表1）：樂安縣夏季雷暴發生最頻繁，春季次之，秋冬季雷暴活動最弱。其中夏季平均雷暴日數占全年的52.59%，春季雷暴日數占全年的34.04%，春夏兩季共占全年86.63%，而秋冬季僅占13.37%。雷暴日數的季節變化與我國的季風進退的季節性變化趨勢基本一致。樂安縣的雷暴日數的季節變化還與氣溫 、降水的季節變化趨勢基本一致，大致表現為氣溫升高，降水增多時，雷暴日數也隨之增加;氣溫下降，降水減少時，雷暴日數則隨之減少。春季，鋒面過境前后，槽前、切變線附近冷暖空氣交界區存在強烈的輻合和上升運動，易引發雷暴天氣，并可能伴隨暴雨、大風、冰雹等強對流天氣。夏季，樂安縣受西北太平洋副熱帶高壓或副高緣控制，高溫高濕的空氣積累了大量的不穩定能量，當有外系統侵入時易引起雷暴。秋、冬季莘縣易受西北氣流和冷高壓控制，大氣層結較為穩定，因此較少出現雷暴天氣。

2.3 月變化特征

從圖2可知，樂安縣全年每月均有可能出現雷暴，雷暴日數的月際變化呈單峰型，峰值為8月，有660d。3—9月為樂安縣雷暴的多發月，共有3182個雷暴日，約占全年雷暴日數的76.6%，樂安縣各月雷暴日數極端高峰期與氣溫、降水極端高峰期一致，均出現在8月;7—8 月是雷暴發生的高峰期;3月、4 月、5 月、6 月、9月是雷暴的次多發期;1月、2月 、10月、11月、12月是樂安縣的雷暴少發期。

2.4 雷暴的日變化特征

本研究把1d分為白天（08：00—20：00）、夜間（20：00—次日08：00）2個時段，并對1960—2017 年間樂安縣逐日雷暴頻次進行統計，通過圖3發現，近58a間，樂安縣白天共出現雷暴日數有2688次，占全天累計出現次數的64.7%;夜間累計出現雷暴日數有1466次，占全天累計出現次數的35.3%。從圖3可以看出，樂安縣雷暴具有明顯的日變化特征，即雷暴發生在白天的頻次較高。

2.5 雷暴日的突變分析

應用Mann-Kendall突變檢驗方法，對樂安縣年雷暴日數進行突變檢測，從年雷暴日數Mann-Kendall突變檢驗曲線可以看出（圖4），20世紀60—80年代中期，UF值在零值上下波動。年雷暴日數變化趨勢不明顯，從80年代末開始年雷暴日數明顯減少，且通過了a=0.05臨界線，UF和UB曲線在1994年相交，表明年雷暴日數在1994年發生了突變。