1958—2013年本溪地区雷暴日数变化特征分析

高艳波 谭政华 秦瑜 崔曜鹏

摘要利用1958—2013年本溪地区雷暴天气观测资料，采用线性倾向分析、高斯滤波、M-K突变检验及小波分析方法，对近56年本溪地区雷暴日数变化特征进行了分析。结果表明，近56年本溪地区年雷暴日数呈现显著下降趋势；在年代际尺度上，本溪地区雷暴日数在20世纪60年代中后期和90年代初期较常年偏多，1995年后雷暴日数较常年偏少；本溪地区年雷暴日数56年时间序列没有明显的突变特征，但存在准2～5年、准10年和准30年周期，且准2～5年和准10年周期有随时间增强趋势，振荡周期随时间有所加长。

关键词雷暴日数；变化趋势；周期特征；本溪地区

中图分类号S16文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）19-0198-02

Analysis on the Change Characteristics of Thunderstorm Days in Benxi Area from 1958 to 2013

GAO Yanbo，TAN Zhenghua，QIN Yu et al

（Benxi City Meteorological Bureau，Benxi，Liaoning 117000）

AbstractUsing the observation data of thunderstorms in Benxi area from 1958 to 2013，the characteristics of thunderstorm days in Benxi area in recent 56 years were analyzed by linear trend analysis，Gaussian filter，MK mutation test and wavelet analysis method.The results showed that the thunderstorms days in Benxi area had decreased significantly in the past 56 years.On the interdecadal scale，the thunderstorm days in Benxi area was higher than that in the mid-1960s and early-1990s，and the thunderstorm days was less than normal after 1995.There were no obvious mutations in the time series of the thunderstorms in Benxi area，but there were quasi-2 to 5 years，quasi-10-year and quasi-30-year cycles，and the quasi-2 to 5 years and quasi-10-year periods had a tendency to increase with time，and the oscillation cycle has lengthened with time.

Key wordsThunderstorm days；Change trend；Cycle characteristics； Benxi area

雷暴天气是强对流天气的一种，是春夏季节常见的灾害性天气之一。雷暴天气伴随的强烈放电现象，对人类活动及生产生活有较大影响。近年来，许多学者对气候变化背景下不同地区雷暴天气的分布特征及演变规律进行了研究[1-5]。巩崇水等[1]研究发现，我国雷暴天气在年代际尺度上的多发期分别为20世纪80年代和2000年之后，20世纪90年代为雷暴天气少发期，且最低水平出現在1997年前后，2000年后雷暴日数再次呈增加趋势；

丁旻[3]分析指出，贵州省年均雷暴日数随时间显著下降，且年均雷暴日数在1995年后发生明显突变，突变前年均雷暴日数偏多，突变后转为偏少。

孙丽等[6]研究指出，辽宁西部及东北部地形复杂区域为辽宁地区年均雷暴日数高值区，且辽宁地区年雷暴日数有随时间下降趋势；

东北地区雷暴天气的主要影响因子包括东北冷涡、西太平洋副热带高压以及局地地形因素等。

本溪市地处辽宁东部山区，地形复杂，局地对流性天气多发。初夏季节，本溪地区易受东北冷涡影响，是辽宁地区雷暴、冰雹等强对流天气的多发区域之一。研究本溪地区的雷暴活动规律，对了解气候变化背景下辽宁东部地区雷暴天气的发生规律及变化特征具有重要意义。另外，雷暴的产生与对流性天气密切相关，通过研究雷暴日数的演变特征，不仅可以反映本溪地区雷暴活动的气候规律，对该地区强对流天气的发生规律及演变趋势也有一定反映。笔者利用本溪地区4个国家地面观测站1958—2013年天气现象观测资料，采用线性倾向分析、高斯滤波、M-K突变检验及小波分析方法，分析近56年本溪地区雷暴天气的特征及演变规律。

1资料与方法

利用本溪地区4个国家地面观测站（本溪市区、本溪县、桓仁县、草河口）1958—2013年天气现象观测资料，统计各站年雷暴日数，并以4站雷暴日数的年平均值作为本溪地区的年雷暴日数，通过线性倾向分析、高斯滤波、M-K突变检验及小波分析方法，从雷暴日数的年际、年代际尺度变化及突变、周期特征角度，对近56年本溪地区雷暴天气的特征及演变规律进行分析。

2雷暴日数年际、年代际变化特征

由图1a可知，1958—2013年本溪地区雷暴日数年际变化较明显，近56年平均雷暴日数为29 d/a，其中雷暴活动较多的年份有1959、1971、1986和1994年，年雷暴日数分别为46、42、38和44 d，超出56年平均值近3成。雷暴日数较多的年份均出现在2000年以前，而雷暴日数较少的年份主要分布在2000年之后，其中雷暴日数最少的年份为2007年，全年雷暴活动日数仅22 d。线性拟合发现，本溪地区年雷暴日数与时间变化呈现明显的负相关关系，相关系数r为-0.233，超过α=0.1的显著性水平。说明近56年来本溪地区年雷暴日数有明显的下降趋势，下降速度为0.8 d/10 a。

为进一步研究本溪地区年雷暴日数的年代际尺度变化特征，以1981—2010年的年雷暴日数为基准作为常年值，计算本溪地区年雷暴日数距平，并对距平序列进行了9年平滑高斯滤波，得到年代尺度上的雷暴日数距平序列（图1b）。从图1b可知，从年代尺度上，以1995年为界，1960—1995年本溪地区年雷暴日数年代初度变化明显，其中20世纪60年代中后期（1965—1969年）和90年代初期（1991—1994年）为年代际尺度的正距平期，雷暴日数较常年平均值偏多明显，在年际距平上，这2个时段的正距平年份较为集中；而在1995年后，本溪地区雷暴日数的年代际变化表现为负距平为主，年际尺度上也多表现为负距平。说明进入21世纪后，本溪地区年雷暴日数明显减少，雷暴活动较常年平均偏少。

3雷暴日数时间序列的突变及周期演变特征

从图2可以看出，1960—2000年

本溪地区年雷暴日数的2次年代际尺度波动在UF曲线的变化趋势上有明显体现，但2次波动造成的雷暴日数增多现象均没有通过显著性检验。进入21世纪后，本溪地区雷暴日数呈现逐年下降趋势，但这种下降趋势同样没有通过显著性检验，说明尽管1995年后本溪地区年雷暴日数呈下降趋势，但这种下降趋势并不是由于雷暴日数的突然增加和突然减少造成，本溪地区年雷暴日数56年时间序列的突变特征并不明显。

从图3可看出，本溪地区雷暴日数56年序列中比较明

显的周期演变规律为准2～5年、准10年和准30年，且30年以下的周期演变规律随时间变化较为明显。从小波分析实部（图3a）可以看出，对于准10年周期，20世纪80年代前这一周期振荡信号并不显著，20世纪80年代后这一周期振荡规律逐渐明显，且振荡周期有随时间逐渐加长的趋势，到20世纪90年代中期，这一准10年振荡周期逐渐演变为准13年左右的周期振荡，且周期信号明显增强。对于准2～5年周期振荡信号，在1995年之后，这一信号也有所增强且振荡周期逐渐加长为准5年，这一时期与前述分析中指出的本溪地区年雷暴日数在年代际尺度上呈现下降趋势的时间段有一定对应关系，说明本溪地区自20世纪末期开始雷暴日数的下降与雷暴日数准10年、准5年振荡信号增强之前存在一定联系，但这种对应关系及其可能机制有待进一步研究。

4结论与讨论

（1）近56年本溪地区年雷暴日数年际变化呈现明显的逐年下降特征，下降速度为0.8 d/10 a。而在年代际尺度上，以1995年为界，20世纪 60年代到20世纪末（1960—1995年）本溪地区雷暴日数年代变化显著，其中20世纪60年代中后期和90年代初期为2个雷暴活动频繁期，雷暴日数较常年偏多；1995年后本溪地区雷暴日数较常年明显偏少。

（2）尽管近56年来本溪地区雷暴日数在年际、年代际尺度上均存在下降趋势且1995年后雷暴日数较常年偏少，但本溪地区年雷暴日数56年时间序列的突变特征并不显著，21世纪初期后本溪地区雷暴日数偏少并不是由于雷暴日数的突然增加和减少造成。本溪地区雷暴活动日数减少可能意味着该地区强对流天气的发生频次及性质有所改变，对于这一现象的原因有待进一步研究。

（3）近56年来本溪地区年雷暴日数存在较为明显的准2～5年、准10年和准30年周期，其中准2～5年和准10年周期有明显的随时间增强及周期加长趋势。准10年周期自

20世纪80年代开始增强且周期长度逐渐加长为准15年；准2～5年周期自1995年开始逐渐增强且周期长度逐渐加长为准5年。这2个周期信号的变化在时间上与1995年开始本溪地区雷暴活动减弱有一定联系，但其中的具体机制有待進一步研究。

参考文献

[1]

巩崇水，曾淑玲，王嘉媛，等.近30年中国雷暴天气气候特征分析[J].高原气象，2013，32（5）：1442-1449.

[2] 孙溦.北京城区与郊区雷暴气候特征及其变化对比分析[J].气候与环境研究，2011，16（5）：649-656.

[3] 丁旻.贵州省雷暴日数的时空分布、周期及突变特征[J].防灾科技学院学报，2013，15（4）：36-42.

[4] 张金，聂长春，陈玉华.广州市雷暴日数变化特征分析[J].成都信息工程学院学报，2009，24（1）：58-60.

[5] 王纪军，郭红晨，卢广建.河南省雷暴日数时空分布的非均一性特征[J].自然灾害学报，2009，18（4）：115-119.

[6] 孙丽，于淑琴，李岚，等.辽宁省雷暴日数的时空变化特征[J].气象与环境学报，2010，26（1）：59-62.