天津市濱海新區(qū)塘沽地域雷暴日數(shù)變化規(guī)律及特征分析

朱玉婷，卜清軍，趙金艷

(天津市濱海新區(qū)氣象局 天津300457)

0 引 言

本文所使用的雷暴日資料，均來自天津市濱海新區(qū)塘沽國家基本觀測站1964—2013年的常規(guī)地面氣象觀測資料，并將其建立數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在統(tǒng)計(jì)方法上，年雷暴日數(shù)即是整年雷暴日數(shù)的總和，它是反映整年雷暴活動(dòng)的主要參數(shù)。年平均雷暴日數(shù)，單位是天，它是指雷暴日的年平均數(shù)，也就是多年雷暴日數(shù)的平均結(jié)果。

塘沽地域近50年(1964—2013年)來，雷暴日數(shù)在每個(gè)年份的差別較大，年平均雷暴日數(shù)為 26.7d。如圖 1所示，年雷暴日數(shù)最多的是 1964年的 43d，最少的年雷暴日數(shù)為1999年的13d，兩者相差30d，雷暴日數(shù)最多的一年約是最少年份雷暴日數(shù)的3.3倍。年雷暴日數(shù)在 13～20d的有 8年，占 16%；在 21～30d的有 30年，占 60%；在 31～40d的有 9年，占18%；在 41～50d的有 3年，占 6%。其中年雷暴日數(shù)在 15～40d的共有 46年，占到統(tǒng)計(jì)總年份的92%，所以塘沽地域符合中雷區(qū)的特征，屬于雷暴多發(fā)區(qū)。

圖1 塘沽地域年雷暴日數(shù)的年際變化及趨勢圖Fig.1 Annual variation and trend of number of thunderstorm days in Tanggu area

圖1顯示了1964—2013年塘沽地域雷暴日數(shù)的年際變化及趨勢，橫軸為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的年份，縱軸表示年雷暴日數(shù)。虛線是線性擬合計(jì)算結(jié)果，從圖中可以看出，塘沽地域年雷暴日數(shù)在過去的近 50年來總體呈現(xiàn)有所減少的趨勢，假設(shè)整體減少趨勢是按照線性變化，則通過線性擬合計(jì)算得出年雷暴日數(shù)以大約每10年減少2d的速率在減少。針對近50年年雷暴日數(shù)減少的趨勢，文中主要采用以 5年為一個(gè)周期，將所研究的 50年按照年份依次分為 10個(gè)周期。采用35年(1964—1998年)和近15年(1999—2013年)相應(yīng)的雷暴日數(shù)進(jìn)行對比分析，以尋求找到近 50年雷暴日數(shù)變化的規(guī)律和特點(diǎn)。

1 數(shù)據(jù)分析

1.1 年雷暴日數(shù)的距平變化

在圖2所示的距平變化圖中，橫坐標(biāo)軸由以5年為一個(gè)周期所對應(yīng)的年份來表示，縱坐標(biāo)軸表示年平均雷暴日數(shù)。從圖中可直觀看出，與 1999年所對應(yīng)的年平均雷暴日數(shù)距平是-8.3，負(fù)距平顯著增加，說明這個(gè)差值增大了，在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的年雷暴日數(shù)出現(xiàn)了異常。從 1999—2013年的近 15年年平均雷暴日數(shù)均為負(fù)距平，年平均雷暴日數(shù)一直處于低于平均值的天數(shù)。1964—1998年的35年雷暴日數(shù)既有正距平，也有負(fù)距平，在 35年周期內(nèi)圍繞年平均雷暴日數(shù)波動(dòng)，但總體表現(xiàn)為正距平，年雷暴日數(shù)總體處于高于平均值的天數(shù)。這就意味著在過去的后35年雷暴日數(shù)是增加趨勢，在近 15年雷暴日數(shù)具有明顯下降趨勢。

圖2 塘沽地域年雷暴日數(shù)距平變化圖Fig.2 Anomaly of annual thunderstorm days in Tanggu area

1.2 雷暴日數(shù)季節(jié)變化

塘沽地域近 50年(1964—2013年)來雷暴日數(shù)在6～8月的夏季出現(xiàn)次數(shù)最多，占整年的47.8%，其次是春季的 3～5月占整年的 29.2%，秋季的 9～11月占整年的13%，冬季的12月～次年2月沒有雷暴發(fā)生。夏季發(fā)生雷暴的次數(shù)約占整年次數(shù)的一半。這是因?yàn)樘凉恋赜驅(qū)儆诖箨懶詺夂颍饕芗撅L(fēng)環(huán)流的影響，夏季氣候溫暖，旺盛的西南季風(fēng)和充足的熱力、動(dòng)力條件帶來了足夠的水汽，容易產(chǎn)生強(qiáng)對流性天氣，使得雷暴非常容易發(fā)生。由此還可以看出，雷暴日數(shù)的季節(jié)變化與氣候?qū)W的季節(jié)變化基本是保持一致的。

同樣采用以 5年為 1個(gè)周期，將用 35a(1964—1998年)和近15年(1999—2013年)相應(yīng)的平均雷暴日數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算春季、夏季、秋季和冬季的平均雷暴日數(shù)，如圖3所示。過去的后35年和近15年平均雷暴日數(shù)的季節(jié)變化趨勢與 50年(1964—2013年)平均雷暴日數(shù)季節(jié)變化趨勢保持一致性，平均雷暴日數(shù)均具備顯著的季節(jié)變化特點(diǎn)。在平均雷暴日數(shù)上(除了冬季平均雷暴日數(shù)均為 0外)，35年平均雷暴日數(shù)在春、夏、秋 3個(gè)季節(jié)都高于 50年平均雷暴日數(shù)；近15年平均雷暴日數(shù)都低于50年平均雷暴日數(shù)。這表明，35年、近15年和50年平均雷暴日數(shù)在夏季差別尤為明顯。

圖3 塘沽地域年平均雷暴日數(shù)季節(jié)變化圖Fig.3 Seasonal variation of annual mean number of thunderstorm days in Tanggu area

1.3 雷暴日數(shù)的月變化

圖 4為塘沽地域逐月平均雷暴日數(shù)的變化圖。從圖中可以看出，近 50年(1964—2013年)來，塘沽地域的雷暴日數(shù)月變化的特征，主要呈“單峰”分布，主峰是 7月，在 1～7月，雷暴日數(shù)急劇增多，在7～12月，雷暴日數(shù)逐步減少，高峰值出現(xiàn)在 6～8月，這 3個(gè)月份幾乎每年都會(huì)有雷暴發(fā)生，每一年僅有12月至次年2月時(shí)期無雷暴活動(dòng)產(chǎn)生。

圖4 塘沽地域逐月平均雷暴日數(shù)變化圖Fig.4 Monthly variation of mean thunderstorm days in Tanggu area

同樣采用以5年為一個(gè)周期，將用35年(1964—1998年)和近15年(1999—2013年)相應(yīng)的平均雷暴日數(shù)據(jù)進(jìn)行逐月計(jì)算，結(jié)果顯示35年和近15年平均雷暴日數(shù)的月變化趨勢與 50年(1964—2013年)雷暴日數(shù)保持一致性。在平均雷暴日數(shù)上，除了在 4月和11月這2個(gè)月份，35年略少于近15年的日數(shù)，其他月份都符合高于 50年(1964—2013年)每月平均雷暴日數(shù)；近15年每月平均雷暴日數(shù)也都低于50年(1964—2013年)平均雷暴日數(shù)。在7月和8月，35年平均雷暴日數(shù)約是近15年的1.5倍。

2 結(jié) 論

本文通過以 5年為一個(gè)周期，對 35年(1964—1998年)和近15年(1999—2013年)雷暴日數(shù)來進(jìn)行對比分析。統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明，后35年和近15年在年雷暴日數(shù)的距平變化、雷暴日數(shù)季節(jié)變化和逐月變化 3個(gè)方面都基本符合 35年雷暴日數(shù)高于 50年(1964—2013年)平均雷暴日數(shù)；近15年平均雷暴日數(shù)都明顯低于 50年(1964—2013年)平均雷暴日數(shù)的規(guī)律。據(jù)此可以推斷，過去的近 50年的年雷暴日數(shù)總體減少趨勢是以 1999年為分界點(diǎn)，根據(jù)上述規(guī)律和特點(diǎn)，應(yīng)在該地區(qū)采取相應(yīng)有效的防御措施，進(jìn)一步完善雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和制定雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，以減少雷電災(zāi)害的發(fā)生。