安徽省不同地形條件下雷暴的時空分布特征及趨勢分析

趙森 凌新鋒 趙磊

1.安徽省壽縣氣象局 安徽壽縣 232200

2.銅陵市氣象局 安徽銅陵 244000

雷暴是一種強烈的對流性天氣，它的出現常常伴隨著大風、暴雨、冰雹等天氣現象，是一種破壞力極大的自然災害。據不完全統計，中國每年約有3000-4000 人因遭受雷擊而傷亡，全球每年也有超過一萬人因雷電事故傷亡，造成的經濟損失在10 億美元以上[1]。近年來，我國社會經濟快速發展、現代化水平也迅速提高，特別是信息技術發展迅猛、微電子設備被廣泛應用，由此雷電災害的危害程度和造成的經濟損失以及社會影響也越來越大，珠江三角洲地區每年因雷電造成的經濟損失都達5000 萬元以上[2]。深入研究安徽省不同地形條件下雷暴時空變化特征，對于安徽省開展雷暴的監測、預警、預報以及防雷減災等方面都具有重要意義。陳思蓉等[3]分析得出中國雷暴、冰雹等對流性天氣的概率分布，有明顯的日變化差異以及地理差異，且全國雷暴日數總體呈下降趨勢；徐桂玉等[4]的研究結果則表明我國南方雷暴空間分布趨勢是自南向北遞減，且雷暴帶的分布與山地有關。還有很多專家學者對中國各個不同地理區域雷暴的氣候特征進行了分析[5-10]，結果表明，各地區的年平均雷暴日大多都有明顯減少趨勢。目前對于安徽地區的雷暴分布特征研究中，大多僅初步分析了年雷暴日數時空分布規律，并沒有結合地形以及深入探討雷暴的變化趨勢。

1 資料與方法

考慮到我省氣象臺站在2014 年將雷暴的人工觀測項目取消，利用安徽省1958-2013 年80 個氣象臺站共56a 長時間序列逐日地面觀測資料中人工觀測進行雷暴氣候統計分析，統計雷暴日的方法根據《地面氣象觀測規范》[11]中相關規定：在1 日內（北京時間20 時至次日20 時）只要聞雷聲一次或多次，計為一個雷暴日。本文根據地形高度將安徽省分為大別山區、皖南山區、中東部丘陵和淮北平原四個區域[12]。采用了氣候傾向率、Mann-Kendall 趨勢法和突變檢驗等氣候診斷方法研究安徽省不同地形下各地區雷暴活動的時空分布特征。

2 安徽省雷暴基本氣候特征

2.1 空間分布特征

安徽省地處中緯度地區，地形復雜，有山地、丘陵、平原等，地勢南高北低，南北地形差異較大，雷暴日在空間分布上，差異也較大，地形對于雷暴頻次的影響在安徽省有很好的體現。安徽省年平均雷暴日數（圖1）總體呈現南多北少的特征，其中皖南山區最多，可達50d 左右；大別山區次之，為40d 左右；中東部丘陵和皖北平原為低值區，年平均雷暴日數均少于30d。通過各季節雷暴日分析得出，安徽省雷暴季節性變化明顯，夏季最多，春季次之，秋冬則很少發生雷暴。全省多年平均雷暴日春季為7.9d，夏季為21.8，秋季為3.6d。

安徽省雷暴日數在空間分布上的差異，除去緯度原因，南部的熱力及不穩定能量大于北部外，主要還存在山區多平原少的特征，受地形影響明顯。地形抬升作用會增加垂直上升氣流的速度，促進對流云發展[12]，易于形成不穩定層結，產生雷暴。

2.2 時間變化特征

圖1 安徽省年均雷暴日數空間分布圖（A、B、C 和D 分別表示皖南山區、大別山區、中東部丘陵和淮北平原）

圖2 安徽年平均雷暴日數時間序列圖

通過1958 年到2015 年安徽省年均雷暴日數的統計結果分析（圖2），安徽省80 個站年平均雷暴日數為34.7d，年際變化明顯，且呈現明顯的減少趨勢，氣候傾向率為-3.5/10a，通過了0.01 的顯著性檢驗，即每10 年安徽省雷暴日減少約3d 以上，這與程向陽等[13]等的相關研究結果一致。雷暴出現最多的年份為1963 年，達到58d；雷暴出現最少的年份是1999 年，僅有21d，雷暴日最多與最少相差兩倍多。

圖3 安徽不同地形下年平均雷暴日數時間序列圖

安徽省不同地形下年均雷暴日變化趨勢（圖3）和全省年變化趨勢相同，都有明顯的下降趨勢，大別山區、皖南山區、中東部丘陵和皖北平原歷年平均雷暴日數分別為42.6d、43.4d、29.4d 和24.9d。四個地區均在1963 年達到最大值，其中大別山區最多，有75.2d，皖南山區次之，有67.2d。雷暴出現最少的年份除皖南山區外都出現在1999 年，分別為大別山區25.2d，中東部丘陵13.7d，皖北平原19.2d，皖南山區最少則出現在2013 年，有22.6d。皖南山區的下降趨勢最為明顯，氣候傾向率為-4.4/10a，大別山區次之，氣候傾向率為-3.7/10a，皖北平原最小，為-3.0/10a。

2.3 趨勢分析與突變分析

表1 安徽省不同地形下雷暴日M-K 分析

表1 為安徽省及省內不同地形下M-K 趨勢分析，可以看出全省及不同地形下雷暴日都呈明顯的下降趨勢，且都通過了99%顯著性檢驗，表明下降趨勢顯著。其中皖南山區最為顯著，其余三個地區相差不大。

圖4 安徽雷暴日數Mann-Kendall 檢驗結果

Mann-Kendall 檢驗法是一種最常見的突變點檢驗方法，已被世界氣象組織推薦并廣泛使用，適用于水文、氣象等非正態分布的數據[14]。從圖4 可以看出，自1967 年后，安徽省雷暴日數一直呈下降趨勢；1967 年前，安徽省雷暴日數則呈現出略微的上升趨勢，但并沒有通過95%顯著性檢驗；自1975 年后，下降趨勢通過了95%的顯著性檢驗，表明近50 年來雷暴日下降趨勢顯著。同時可以看出安徽省雷暴日序列在1976 年發生了一次突變。

3 結語

（1）空間分布特征：安徽省年平均雷暴日在空間分布上差異較大，呈現由南向北逐漸減少的緯向分布特征，且山區比平原多，皖南山區最多，其次是大別山區，皖北平原最少。

（2）時間分布特征：安徽省近56 年來雷暴日數存在明顯的減少趨勢；雷暴日數夏季最多，春季次之，秋季相對較少，冬季則很少出現雷暴。不同地形下時間變化特征與全省大致相同，其中皖南山區下降趨勢最為顯著。

（3）未來幾年安徽省及各區域雷暴日仍呈減少的趨勢，MK突變檢驗表明雷暴日數變化總體為下降的趨勢，且在1976 年存在一次顯著突變。