黑龙江省雷暴日气候特征分析

康恒元，李百超

（1.黑龙江省雷电灾害预警防护中心，黑龙江 哈尔滨150030；2.黑龙江省气象局，黑龙江 哈尔滨150001）

1 引言

雷暴是发生在积雨云中的放电、雷鸣现象，是一种强烈对流性天气，它出现时常伴有狂风、暴雨、冰雹天气现象，是一种危害性极大的自然灾害，造成人畜雷击死亡，毁坏建筑物，引发森林火灾或毁坏电力设备、电信设施等，给人民生命、财产造成严重威胁和损失[1-3]。 雷电灾害已被联合国有关部门列为最严重的十种自然灾害之一，被中国电工委员会称为“电子时代的一大公害”。 随着社会经济、信息技术，特别是计算机网络技术发展迅速， 城市高层建筑日益增多，雷暴灾害造成的损失也越来越大[4]。

近年来，许多学者对各地雷电进行了研究，郑淋淋等[5]利用1980-2008年全国517 个常规气象站的观测资料分析了中国雷暴的日变化特征及其可能的原因；张敏锋等[6]采用EOF 和主值函数分析方法，将我国平均年雷暴日空间分布进行分区， 并对雷暴频数变化做出分析；刘梅等[7]用江苏省74 个站57 a 雷暴资料，分析了江苏省雷暴日的时空分布特征。 在张敏锋等[6]的研究中指出我国大部分地区（除东北地区外）平均雷暴频数在波动中减少（此文所分析的30 a是1961-1990年），陈红等[8]的分析指出1971-2000年，黑龙江省的年平均雷暴日数在波动中减少。 本文利用黑龙江省1961-2010年的地面气象观测记录，对50 a 间黑龙江省雷暴日数的时、空分布、变化趋势和气候倾向率进行分析，为黑龙江省雷电防御、防灾减灾提供科学参考和最新数据支撑。

2 数据和方法

资料来源于黑龙江省地面气象观测网观测日地面气象观测资料。 根据建站时间和资料连续性，选取了省内62 个气象台站1961-2010年地面气象资料，选择1971-2000年为气候基准期。

雷暴日：按世界气象组织的定义，某站听到有雷声的1 个观测日叫作雷暴日。 在气象学中，常用雷暴日的多少来反映雷电活动的强度。 一个雷暴日就是当天发生过雷响，不论有多少次，只要发生就记一日（地面气象观测记录中有闪电和雷暴两种天气现象记录，当只有闪电没有雷暴记录时，一般本地成灾机率较小，本文不予考虑）。

年雷暴日：全年雷暴日数的总和。

趋势系数： 要素序列与自然数1，2，3…，n 的相关系数。 相关系数正负表示要素序列趋势增加或减少，这个值为正（负）时，表示该要素在所计算的n年内有线性增加（降低）的趋势。

气候倾向率： 设某站某气象要素时间序列为y1、y2、…yn，它可以用1 个多项式来表示：yn(t)=a0+a1t+a2t2…+amtn(m

3 分析结果

3.1 空间分布

黑龙江省年雷暴日数最多的地区在松嫩平原中东部，绥化、尚志最多（35 d），最少的地区在省东部和东南部，三江平原的东部和东南半山区的东南部，年平均雷暴日数都少于24 d，虎林和东宁最少（20 d 和19 d）；全省分析的62 个台站中，18 个台站的年雷暴日数≥30 d（29%），多于25 d 少于30 d 的台站有30个（48%），少于25 d 多于20 d 的台站12 个（19%），少于20 d （不在国家标准建筑物电子信息系统防雷技术规范中多雷区定义内）的台站2 个（3%）。

相较于上一个气候期（1971-2000年）黑龙江省年雷暴日数分布， 省内雷暴日数的空间分布格局没变， 但日数有减少，1981-2010年黑龙江省雷暴日数全省平均值减少了2 d （1971-2000年全省平均雷暴日数为30 d）；多雷暴日范围缩小，少雷暴日范围由省东部和东南部向雷暴集中区的中部扩大； 极值也有改变，1981-2010年，雷暴日数最多是35 d（绥化、尚志），1971-2000年，雷暴日数最多是39 d（绥化），其次是37 d（尚志）；全省没有雷暴日数少于20 d（少雷区标准）的地区（雷暴日数最少的地域没变，都是在虎林和东宁）。

3.2 时间变化

1961-2010年，黑龙江省雷暴日数呈显著的减小趋势，减小速率为1.866 d/10 a(图1)，1992年前为雷暴日数偏多期，1963年最多（较常年多9 d），1992年后进入雷暴日数偏少期，2007年最少 （较常年少12 d）；取气候平均期为1971-2000年，全省雷暴的气候值为29.52 d，年代际看（表1），20 世纪60年代是黑龙江省雷暴日数最多的年代， 全省平均多于气候平均值3.41 d，70年代多于气候值0.86 d，80年代较70年代略有上浮，多于气候值0.99 d，90年代雷暴日明显减少，少于气候值1.85 d，少于80年代2.84 d，21世纪的第一个十年雷暴日更少， 较气候值少4.32 d，较1990s年代少2.48 d。

图1 黑龙江省平均雷暴日序列

表1 各年代雷暴日数变化

表2 各年代雷暴日数标准偏差

由表2 可看出，1981-2010年全省平均雷暴日标准偏差大于1971-2000年， 可见，1981-2010年黑龙江全省平均雷暴日的年际间波动加大； 不同年代雷暴日标准偏差，1980年代最小（2.02），其次1990年代、1960年代和1970年代，2000年代标准偏差最大（4.65），可见，上世纪80年代全省平均的年雷暴日数较稳定，刚刚过去的21 世纪第一个十年，黑龙江省雷暴日的年际间波动在过去50 a 中最大。

计算全省各站年雷暴日数标准偏差（1961-2010年），其空间分布如图2，标准偏差最大中心在松嫩平原中南部（尚志、双城）和黑龙江省最北部（北极村），在省中部有一条经向高值带， 贯穿松嫩平原东南部到小兴安岭腹地； 标准偏差最小中心在松嫩平原西部（杜蒙、龙江），省东部（林口）、松嫩平原中北部（克山）、小兴安岭南坡（五营）。

3.3 趋势系数及气候倾向率

黑龙江省雷暴日数的多年变化趋势递减显著（图3a），全省大部减少趋势超过0.05 显著性水平检验，仅大兴安岭东南部、黑河西北部、松嫩平原西南部、北部和中东部小范围区域、三江平原中北部小范围区域变化趋势不显著； 减少趋势最显著的区域是三江平原东部（勃利）、长白山脉太平岭（东宁）、张广才岭（木兰、依安、双城）、松嫩平原西北部边缘区（讷河）、小兴安岭腹地（伊春）。

图2 黑龙江省雷暴日数标准偏差分布（1961-2010年，图中粗线为6.6 平均线）

过去50 a， 黑龙江省各地雷暴日数气候倾向率分布如图3b，三江平原东北部、小兴安岭腹地、张广才岭中部、嫩江、北极村递减速率（绝对值）最大（最大在伊春，3.14 d/10 a）， 超过2.5 d/10 a，1961-2010年间年雷暴日数减少超过12 d； 大兴安岭东部与小兴安岭交界带及其向东南的狭长延伸带递减速率最小，小于1.5 d/10 a，50 a 雷暴日数减少不多于8 d。

4 结论与讨论

图3 黑龙江省1961-2010年雷暴日变化趋势（a 中粗线为显著性0.05 和0.001 界值线，b 图单位：d/10 a）

本文通过对黑龙江省1961-2010年雷暴日数分析，得出以下主要结论：

（1）黑龙江省年雷暴日数最多的地区在松嫩平原中东部，最少的地区在省东部和东南部，三江平原的东部和东南半山区的东南部，全省大部属多雷区。

（2）1961-2010年，黑龙江省雷暴日数呈显著的减小趋势，减小速率为1.866 d/10 a。 上世纪80年代全省平均的年雷暴日数较稳定，刚刚过去的21 世纪第一个十年， 黑龙江省雷暴日的年际间波动在过去50 a 中最大。

（3）全省各站年雷暴日数年际波动最大中心在松嫩平原中南部和大兴安岭北部， 最小中心在松嫩平原西部和中北部、省东部、小兴安岭南坡。

（4）黑龙江省雷暴日数的多年变化呈减少趋势，趋势最显著的区域是三江平原东部、 长白山脉太平岭、张广才岭、松嫩平原西北部边缘区、小兴安岭腹地。

根据 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）规定，年平均雷暴日数大于20 d 而不超过40 d 的地区属于多雷区[9]。黑龙江省大部地区（除省东部和东南部小范围边缘区外） 都属于多雷区。

从文中黑龙江省雷暴日数年序列曲线上看到，在上世纪70、80年代较为平稳的波动期中，1975年和1976年是两个极大的跳变，1975年突变性极端偏多（在陈红等[7]的分析中，这一年被认定为一个突变年份），1976年又急转直下跃变为极端偏少， 这两年的年际变差为14 d。 而查对1975 和1976年的降水，这两年的降水并不多，甚至是在少水范围，在雷暴日数集中的夏季， 这两年的降水量和降水日数都是偏少的，可见，雷暴日数的多少，和降水量的关系并不明显。

[1]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社,2006：380-381.

[2]许建民，孙家栋.中国气象事业发展战略·气象与国家安全卷[M].北京：气象出版社，2004：133.

[3]许小峰.雷电灾害与检测预报[J].气象,2004，30（12）：17-21.

[4]赵阿兴.城市雷电灾害与保险[J].中国保险，2003，（7）：58-59.

[5]郑淋淋，孙建华，卫捷.我国雷暴的日变化特征[J].暴雨灾害，2011，30（2）：137-144.

[6]张敏锋，冯霞.我国雷暴天气的气候特征.热带气象学报，1998，14（2）：156-162.

[7]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.

[8]陈红，张丽娟，李文亮，等.黑龙江省雷暴发生规律及区划研究[J].灾害学，2009，24（4）：58-62.

[9]GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.