台江县近 50a特殊天气气候变化特征分析

张 宝,熊永花

(1.贵州省台江县气象局,贵州 台江 556300;2.贵州省岑巩县气象局,贵州 岑巩 557800)

台江县近 50a特殊天气气候变化特征分析

张 宝1,熊永花2

(1.贵州省台江县气象局,贵州 台江 556300;2.贵州省岑巩县气象局,贵州 岑巩 557800)

通过对台江县 1959—2008年雷暴、大雾、大风、冰雹等特殊天气的变化规律进行研究,得出结论:台江县出现雷暴、大雾、大风和冰雹的日数都呈减少趋势,其中雷暴、大雾减少趋势具有较强的持续性。通过小波周期分析,都存在各自不同的周期。随着社会经济的发展,雷暴、大雾、大风和冰雹这 4类天气都对工农业生产造成负面影响,严重时带来较大的经济损失。掌握这 4类天气的变化规律,因地制宜,趋利避害,建立长效机制,对气象防灾减灾和决策等具有重要的理论和实践指导意义。

R/S方法;小波分析;雷暴;大雾;大风;冰雹;规律

1 引言

近百年来全球气候变化最突出的特征是气温的显著变暖[1],并由此诱发各种极端天气,各种特殊天气也存在着明显的变化。贵州省由于其山地地形的影响,各种气候特征具有一定的地域差异性[2]。台江县地处云贵高原东部苗岭主峰雷公山北麓、清水江中游南岸。境内地形地貌奇特,高山、盆地、河谷错落有致,最高海拔 1 980m,最低海拔455m,平均海拔 717.5m,山川秀丽,景色宜人,属中亚热带温和湿润气候区,雨量充沛,冬无严寒,夏无酷暑,年平均气温 15.7℃,年平均降水量1 129.6mm,宜农、宜林、宜畜、宜渔,农业发展条件十分优越。但特殊天气如雷暴、大雾、大风、冰雹等时有发生,这对工农业生产及交通都有很大的影响,严重时造成较大经济损失。本文利用台江县气象资料对这些特殊天气进行分析研究,从而掌握它们的变化趋势及其发生规律,为气象防灾减灾提供一定的科学依据。

2 资料和方法

2.1 资料选取

本文所用资料为台江县气象站观测统计的气象资料,资料年代为 1959—2008年共 50a。选取特殊天气雷暴、大雾、大风和冰雹作统计分析。

2.2 分析方法

对它们变化趋势分析采用最小二乘法和 R/S (RescaledRangeAnalysis)分析方法[3-9],R/S分析方法是赫斯特在大量实证基础上提出的一种时间序列统计方法,其在分形理论中有着重要作用,近年来开始引入对气象数据时间序列的研究;对时间序列的周期提取采用小波变换分析方法[10]。

3 特殊天气分析

3.1 雷暴

近 50a来,台江县平均雷暴日数为 50.2d,总的变化呈减少趋势,递减率为 2.6d/10a,变幅较大,最大值出现在 2000年,为 69d,最小值出现在 1986年,为 33d(图 1a)。从各年代际变化来看,20世纪60年代、70年代和 90年代雷暴日数较多,80年代和 2001年以后较少。

研究表明,气候资料序列具有很好的自相似性,存在明显的 Hurst现象。通过 R/S分析方法对台江县近 50a来的雷暴日数进行分析,计算得出 H =0.8839,表明台江县年雷暴日数具有持续性,未来的雷暴日数变化将与过去 50a的变化趋势一致,即未来雷暴日数的整体趋势还是减小的,且这种减少趋势持续性较强(图 2a)。

对台江县近 50a雷暴日数的周期分析采用小波分析方法。图 3a给出了台江县年雷暴日数的小波变换。通过计算分析小波方差可以得出,台江县1959—1975年年雷暴日数主要存在着准 14a的振荡周期,在 1975年以后主要存在着准 20a的长周期,短周期不明显,在 1961年和 1985年雷暴日数的 变率较大,在其它时期变化相对平稳。

图 1 台江县近 50a雷暴 (a)、大雾 (b)、大风(c)、冰雹 (d)日数变化趋势

3.2 大雾

大雾天气对于交通及空气质量负面影响极大,但对于茶叶生长较为有利。近 50a来,台江县平均大雾日数为 50.8d,总的变化呈明显减少趋势,递减率为 5.7d/10a,变幅较大,最大值出现在 1959年,为 84d,最小值出现在 2006年,为 15d,相差较大 (图1b)。从各年代际来年来看,20世纪 60年代最多,其次是 90年代,70年代、80年代 2001年以后相对较少。

通过 R/S分析方法对台江县近 50a来的大雾日数进行分析,计算得出 H=0.8678,表明台江县年大雾日数具有持续性,未来的大雾日数变化将与过去 50a的变化趋势一致,即未来大雾日数的整体趋势还是减小的,且这种减少趋势持续性较强 (图 2b)。

图 2 台江县近 50a雷暴 (a)、大雾(b)、大风 (c)、冰雹 (d)日数 R/S分析

对台江县近 50a大雾日数的周期采用小波方法进行分析。图 3b给出了台江县年大雾日数的小波变换。通过计算分析小波方差可以得出,台江县年大雾日数在 1985年以前主要存在着准 6～7a的周期,在 1986年以后主要存在着准 21a的长周期,短周期不明显,在 1973年和 1992年大雾日数的变率较大,在其它时期变化相对平稳。

3.3 大风

大风的破坏性极大。台江县属于山地地形,大风日数较少,近 50a来,台江县平均大风日数为 1.7d,总的变化呈减少趋势,递减率为 1.1d/10a,变幅明显,最大值出现在 1961年,为 19d,少数年份没有大风,主要是 1975年和 1988—2001年之间,相差较大 (图 1c)。从各年代际来看,20世纪 60年代和 70年代较多,90年代无,其余年代为 1～2d。

通过 R/S分析方法对台江县近 50a来的大风日数进行分析,计算得出 H=0.7974,表明台江县年大风日数具有持续性,未来的大风日数变化将与过去 50a的变化趋势一致,即未来大风日数的整体趋势仍将减小,但这种减少趋势持续性不强(图 2c)。

对台江县近 50a大风日数的周期采用小波方法进行分析。图 3c给出了台江县年雷暴日数的小波变换。通过计算小波方差可以得出台江县年大风日数在 1970年以前主要存在着准 5a的周期,在1970年以后主要存在着准 20a的长周期,短周期不明显,在 1968年左右大风日数的变率较大,在其它时期变化相对平稳。

3.4 冰雹

冰雹天气灾害对农作物影响较大。台江县的冰雹天气主要出现在每年的 3—6月,在这个时期,油菜正处于成熟期,水稻、玉米等作物处于育苗期,因此预防冰雹灾害尤其重要。近 50a来,台江县年平均冰雹日数为 0.9d,总的变化呈减少趋势,递减率为 0.2d/10a,变幅不明显,最大值出现在 1959年、1963年、1964年、1985年和 1992年,分别为 3d,最小值为 0d,占 48%,即 1959—2008年期间,近一半的年份台江县无冰雹灾害天气 (图 1d)。从各年代际来看,冰雹灾害天气主要出现在 20世纪 60年代、80年代和 90年代初,其它年代相对较少。

通过 R/S分析方法对台江县近 50a来的冰雹日数进行分析,计算得出 H=0.6978,表明台江县年冰雹日数具有持续性,未来的冰雹日数变化将与过去 50a的变化趋势一致,即未来出现冰雹日数的整体趋势还是减小的,但这种减少趋势持续性不强(图 2d)。

对台江县近 50a冰雹日数的周期采用小波方法进行分析。图 3d给出了台江县年冰雹日数的小波变换。通过计算小波方差可以得出台江县年冰雹日数在 1963年以前主要存在着准 5a的周期,在1964—1985年主要存在着准 2a的短周期,在 1986年以后存在着准 23a左右的周期。

图 3 台江县近 50a雷暴 (a)、大雾 (b)、大风(c)、冰雹 (d)日数小波分析

4 小结

通过对台江县 1959—2008年的特殊天气雷暴、大雾、大风、冰雹天气的变化规律进行研究,得出结论如下:

①台江县出现雷暴、大雾、大风和冰雹日数都呈减少趋势,其中雷暴、大雾减少趋势具有较强的持续性。通过小波周期分析,雷暴日数在 1975年之前存在准 14a的周期,在 1975年以后存在准 20a的周期;大雾在 1985年以前存在着准 6～7a的周期,在 1986年以后存在准 20a的周期;大风日数在 1970年以前存在着准 5a的周期,在 1970年以后主要存在着准 20a的长周期;冰雹日数在 1963年以前主要存在着准 5a的周期,在 1964—1985年主要存在着准 2a的短周期,在 1986年以后存在着准 23a左右的周期。

②随着社会经济的发展,雷暴、大雾、大风和冰雹这 4类天气都对工农业生产造成负面影响,严重时带来较大的经济损失。掌握这 4类天气的变化规律,因地制宜,趋利避害,建立长效机制,对防灾减灾和决策等具有重要的理论和实践指导意义。

[1] 徐影 .《气候变化 2007:自然科学基础》的决策者摘要[N].中国气象报,2007-020-8.

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P468

B

2010-03-18

张宝 (1978-),男 (苗族),助工,主要从事气象科技服务工作。

1003-6598(2010)04-0015-04