新疆阿勒泰地区雷暴时空分布特征分析

张 建，李健丽，黄晓华，李新豫

（阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500）

新疆阿勒泰地区雷暴时空分布特征分析

张 建，李健丽，黄晓华，李新豫

（阿勒泰地区气象局，新疆阿勒泰 836500）

利用阿勒泰地区7个气象站1961—2010年雷暴观测资料，采用线性趋势、变异系数、Morlet小波分析等方法对该地区近50a雷暴的时空分布及变化特征进行分析，结果表明：近50年阿勒泰地区雷暴的月变化呈单峰型分布，7月为峰值，5—8月为雷暴集中发生期；该地区年雷暴由西南向东北逐渐减少，西部多于东部；雷暴大致呈减少趋势，年际波动较大；1980年代以前，雷暴以8a为显著周期，1980年代后13a周期最为显著。

雷暴；时空分布；显著周期；阿勒泰地区

雷暴是大气层结不稳定并产生强烈的对流时，云与云或云与地之间的放电过程，常伴有强烈的雷电活动以及大风、暴雨和冰雹等，是夏季的主要气象灾害之一［1－2］。雷电灾害是 “国际减灾十年委员会”公布的最严重的十种自然灾害之一［3］。早在80年代初中国气象学者就开始对雷暴活动作了一些研究和探讨。陈思蓉等［4］对中国雷暴发生概率的空间分布和影响雷暴发生的因子等做了详细分析；针对西北地区的雷暴活动，李照荣［5］等分析指出，西北地区雷暴夏季最强，春秋次之，冬季几乎无雷暴发生；冯建英［2］等认为西北地区雷暴在空间分布上高原和高山雷暴最多，平川和盆地最少。新疆的不少学者也针对当地雷暴的气候特征、时空变化等作了大量的研究［6－12］，但以上研究都有一定的地域性，关于阿勒泰地区雷暴的气候特征研究的还较少，本文针对该区域的雷暴特征展开研究，给出该区域雷暴的时空分布及时间演变特征，以期能够对该区域的防雷减灾提供科学依据。

1 资料和方法

采用阿勒泰地区7个国家级气象站 （阿勒泰、吉木乃、哈巴河、布尔津、福海、富蕴、青河）1961—2010年逐月雷暴观测资料，以20时为日界，24h内只要记录有雷暴即为一次雷暴（次），全区总雷暴频次为各站之和 （站次），全区平均雷暴频次为7站平均 （次）；气候均值计算时段为1961—2010年。根据该地区气候及农牧业生产特点，11月至翌年3月划分为冬季，4—5月为春季，6—8月为夏季，9—10月为秋季。

采用线性回归、变异系数、Molet小波变换等方法［13－15］，对阿勒泰地区近50a雷暴进行统计分析。

2 雷暴的气候统计特征

2.1 空间分布

采用克里格插值方法，绘制近50a阿勒泰地区雷暴频次空间分布图 （图1），总体表现为：由西南向东北逐渐减少，西部 （吉木乃、哈巴河、布尔津）多于东部 （富蕴、青河）。吉木乃年平均雷暴频次为21.8次，居全地区之首，这主要是因为吉木乃夏季午后易产生对流天气造成的［12－15］；其次为哈巴河，雷暴频次为18.4次；富蕴最少，仅10.9次。

图1 1961—2010年阿勒泰地区年均雷暴频次空间分布

2.2 月分布

阿勒泰地区平均雷暴频次的月变化总体呈单峰型分布，各站分布基本与全区平均一致 （图略）。5—8月为雷暴集中发生期；7月雷暴最多，月平均6.7次，占全年雷暴频次的41%；6月次之，平均雷暴频次为4.4次，占全年雷暴频次的27%；第三是8月，3.6次，占全年雷暴频次的22.4%。冬季几乎没有雷暴发生 （3月个别站发生雷暴）；4月、9月和10月全区平均雷暴频次各站都不足1次。

2.3 极值分布

表1为近50a来阿勒泰地区年雷暴频次极值的分布情况。可以看出，阿勒泰地区年雷暴频次最多的年份为20世纪60年代 （青河出现在70年代），其中吉木乃站最多为41次，最少为富蕴站，仅26次。雷暴频次最少的年份相对分散，哈巴河、吉木乃、布尔津、青河各站均出现在20世纪70年代，阿勒泰、富蕴两站出现在21世纪初，福海站在20世纪80年代。其中最少的站为富蕴站，仅1次雷暴。

表1 1961—2010年阿勒泰地区年雷暴频次极值分布

3 雷暴变化趋势

3.1 趋势特征

表2为阿勒泰地区各站各月雷暴频次的气候倾向率，从线性变化趋势看，全区平均雷暴频次大致呈减少趋势。近50a来，全区平均雷暴频次以1.82次/10a的速率递减；吉木乃减少趋势最为显著，达2.74次/10a；其次为福海，为2.31次/10a；布尔津减少趋势最缓，为0.96次/10a。各站的线性趋势均通过α＝0.05的显著性检验。

表2 1961—2010年阿勒泰地区各站雷暴频次线性趋势 次/10 a

对7站各月雷暴频次线性倾向率的分析表明，仅雷暴较少的4月和9月无明显的增、减趋势特征，其余各月雷暴均呈一致减少趋势。5月仅福海站通过α＝0.05的显著性检验；6月吉木乃、青河通过显著性检验，其中吉木乃的减少速率最大，其次为青河；7月除布尔津外，各站均通过α＝0.05的显著性检验，阿勒泰减少速率最大，为1.11次/10a，布尔津仅为0.32次/10a，减速最为缓慢；8月吉木乃的减少速率最大，为0.63次/10a，通过显著性检验，其余各站均未通过α＝0.05的显著性检验。全区平均与各站各月变化趋势基本一致，4月增加趋势不显著，仅6月、7月通过显著性检验，其中7月减少速率最大。

3.2 年际和年代际变化特征

表3 1961—2010年阿勒泰地区雷暴频次的变异系数

图2为阿勒泰地区年平均雷暴频次的年际和年代际变化曲线图。从图2可以看出，阿勒泰地区雷暴频次年际波动较大，雷暴出现最多年为1976年，达28.1次，最少年为1974年，仅有8.9次，20世纪70年代雷暴频次变化最为剧烈。进入21世纪以来，除2005年雷暴频次超过历年平均外，其余各年均在平均值以下波动。50a中年雷暴频次超过25次的只有5a，分别为1961、1963、1973、1976和1984年；而全年不足10次的年份仅有2a，分别是1974年和1997年。

从年代际变化来看雷暴频次呈逐年代减少趋势。60年代最多，达21.2次；90年代以前雷暴频次均在平均值以上波动；2000年代后，雷暴锐减，仅为13次，与60年代相差达7.8次。

4 雷暴的周期变化特征

为了进一步研究近50a来阿勒泰地区雷暴的变化周期，对其时间序列进行小波分析。图3为1961—2010年阿勒泰地区年平均雷暴频次Morlet小波系数实部，图中正值表示雷暴偏多期，负值表示雷暴偏少期。等值线的疏密及绝对值大小反映了雷暴频次的震荡强度 （振幅大小）及周期信号的强弱。由图可见，阿勒泰地区雷暴频次存在准32a的长周期，在此周期上主要经历了 “少—多—少—多”的交替演变，但并不显著。1960年代到1970年代，雷暴频次以8a周期最为显著；1980年代到2000年代以13a周期最为显著，并且在这个时期雷暴频次存在 “少—多—少—多—少”的交替演变，1980年代初、1990年代中期和2000年代后期雷暴为偏少时段，1980年代中期到1990年代初、1990年代后期到2000年代初为雷暴偏多时期。

图3 1961—2010年阿勒泰地区雷暴频次Morlet小波变换系数实部分析

5 结论

（1）阿勒泰地区雷暴频次的月变化呈单峰型分布，以7月为峰值，5—8月为雷暴集中发生期。雷暴频次最多的年份，除青河为70年代外，各站均为60年代，其中吉木乃最多。雷暴出现最少的年份相对分散。

（2）阿勒泰地区年雷暴空间分布总体表现为：由西南向东北逐渐减少，西部多于东部。吉木乃平均雷暴频次居全区之首，这主要是因为吉木乃夏季午后易产生对流天气造成的；富蕴雷暴为全地区最少。各月雷暴频次的空间分布与年平均雷暴频次的空间分布基本相同。

（3）全地区雷暴大体呈减少趋势。近50a来，全地区平均雷暴频次以1.82次/10a的速率递减，吉木乃减少趋势最为显著，其次为福海，布尔津减少趋势最缓。雷暴频次的年际波动较大，空间分布较多的地区，年际变化较小，而雷暴较少的地区，年际变化却较大。雷暴呈逐年代减少趋势，60年代最多，2000年代最少。

（4）Morlet小波分析表明，1980年代以前，雷暴频次以8a周期最为显著，1980年代以后13a周期最为显著，并且在这个时期雷暴频次存在 “少—多—少—多—少”的交替演变，1980年代初、1990年代中期和2000年代后期雷暴为偏少时段，1980年代中期到90年代初、1990年代后期到2000年代初为雷暴偏多时期。

［1］刘梅，魏建苏，俞剑蔚，等.近57a江苏省雷暴日时、空分布气候特征 ［J］.气象科学，2009，29 （6）：827－832.

［2］冯建英，陈佩璇，梁东升 .西北地区雷暴的气候特征及其变化规律 ［J］.甘肃科学学报，2007，19 （3）：71－74.

［3］高留喜，杨成芳，冯桂力，等 .山东省雷暴时空变化特征 ［J］.气候变化研究进展，2007，3（4）：239－242.

［4］陈思蓉，朱伟军，周兵 .中国雷暴气候分布特征及变化趋势 ［J］.大气科学学报，2009，32（5）：704.

［5］李照荣，康凤琴，马胜萍 .西北地区雷暴气候特征分析 ［J］.灾害学，2005，20 （2）：83－88.

［6］刘军，陈万江，杨军 .博州雷暴的时间变化和周期 ［J］.沙漠与绿洲气象，2009，3 （2）：35－37.

［7］张家宝，史玉光 .新疆气候变化及短期气候预测研究 ［M］.北京：气象出版社，2002：162－166.

［8］王旭，马德荣 .新疆雷暴天气过程分型 ［J］.新疆气象，2002，25 （1）：8－9.

［9］保尔汉江·买买提.2000—2009年新疆雷电灾情分析 ［J］.干旱区研究，2011，28 （2）：301－305.

［10］高婧，井丽军，李新东，等.新疆塔城地区雷暴时空分布及变化特征 ［J］.干旱区地理，2010，33 （1）：37－44.

［11］艾力·买买提明，阿吉古丽·沙依提，何清，等 .阿克苏地区雷暴时空变化特征 ［J］.中国沙漠，2012，32 （4）：1110－1118.

［12］赵斐，葛新力 .阿勒泰地区雷暴的气候特征分析 ［J］.沙漠与绿洲气象，2012，6 （3）：58－61.

［13］白松竹，李焕，田忠峰.阿勒泰地区气温日较差的气候变化特征 ［J］.气象与环境学报，2012，28 （2）：77－80.

［14］白松竹，李春芳，王磊 .近45年5—9月阿勒泰地区强降水气候变化趋势与突变特征 ［J］.暴雨灾害，2009，28 （1）：84－87.

［15］刘蕊，杨青 .新疆雨季降水量的小波分析及其与ENSO的相应关系 ［J］.沙漠与绿洲气象，2008，2 （5）：15－19.

P468

A

张建，李健丽，黄晓华，等 .新疆阿勒泰地区雷暴日时空分布特征分析 ［J］.陕西气象，2014（4）：29－32.

1006－4354 （2014）04－0029－04

2014－02－13

张建 （1970—），男，汉族，青海西宁人，助理工程师，从事防雷检测及研究。