青海省河南县近43 a冰雹气候变化及其灾害性特征分析

陈海莲 ，刘银香，安永华

(1.青海省河南县气象局，青海 优干宁 811599；2.青海省玉树市气象局，青海 结古 815099；3.青海省同仁市气象局，青海 隆务 811300)

引言

冰雹是对流云中产生的球状或不规则冰块形式的降水，一旦发生往往造成较严重的雹灾，对农牧业生产、人类生活和生态系统带来严重影响[1，2]。一次冰雹的降落，是否会造成灾害，与雹块的大小、积雹密度、降雹范围、降雹持续时间等有关，还与下垫面特征、被击物体性质、形状有关。冰雹灾害具有局地性强、突发性强、持续时间短等特点[3]。

河南县位于青海省东南部，隶属黄南藏族自治州，地理位置为30°04′～34°55′N，100°53′～102°15′E，全县总面积6 997.45 km2，平均海拔在3 600 m以上[4]。全县处于生态环境脆弱带和气候变化敏感区，气候变化的微小波动都有可能对该地区脆弱的生态系统造成影响[5]。县境内地形、地貌复杂，滩地、丘陵、低山及高山交错，沟壑相连，局地强对流天气频繁发生，冰雹是该地区的主要气象灾害之一，对当地经济发展造成了严重的影响。据县民政局调查得知：2008年9月23日该县境内出现冰雹天气，其冰雹最大直径34 mm，平均重量5 g。冰雹击毁账篷1 210顶、房屋玻璃31 200 m2、人工草场7.84 km2，打死牛49头；共有3 210户16 530人受灾，成灾2 123户11 560人，直接经济损失约910万元；2011年9月1日优干宁镇南旗村境内出现强对流天气，并伴有雷暴、大风、冰雹等天气现象，降雹时间持续约15 min，冰雹最大直径为40 mm。造成41户住房玻璃、16户畜棚玻璃被击毁，1户太阳能暖气设备严重损坏，19顶帐篷击烂，冲毁草场面积为5.733 km2，直接经济损失达58.8万元。因此，加强对该地区冰雹气候特征及其灾害性分析，对于做好冰雹灾害防御工作具有重要的科技支撑和现实意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用1978～2020年河南县国家气象站降雹数据，统计整理出地面气象观测站降雹记录377条，其中降雹持续时间375条，冰雹最大直径126条。因1978～2003年河南县国家气象站实行人工观测，冰雹直径缺测较多，资料统计时，直接剔除了此类记录。随着地面观测自动化推进，自2012年4月1日起夜间天气现象不记起止时间，故降雹持续时间统计时，剔除了夜间出现冰雹记录(表1)。

表1 青海省河南县冰雹资料条数统计 单位：条

1.2 方法

1.2.1 线性趋势分析法 线性趋势分析利用计算气象要素的时间序列，以时间(x)为自变量，要素(y)为因变量，建立一元回归方程y(x)=a+bx，其中b表示变化倾向率，b值符号反映上升或下降的变化趋势[6]。

1.2.2 冰雹灾害等级划分 河南县1978～2020年共记录冰雹377条，根据《青海省气象灾害分级指标》DB63/T372-2018，将冰雹灾害等级分为4级，冰雹灾害等级及分级指标划分如表2所示，其中轻度灾害57次，中度灾害38次，重度灾害29次，特重度灾害16次，无灾害201次。

表2 冰雹灾害等级及分级指标划分表

2 结果与分析

2.1 冰雹气候变化特征

2.1.1 冰雹日数年变化 从冰雹日数年际变化中(如图1a)可以看出，近43 a来河南县共出现冰雹日数377 d，年平均降雹日数8.8 d，冰雹日数总体呈现波动状减少趋势，气候倾向率为-0.21 d/a，相关系数0.6007，通过a=0.05的显著性水平检验，表明该县年冰雹日数减少趋势显著。1985、1989年出现冰雹天气最多，分别出现17 d和18 d；其次1986年出现16 d；1978、1984、2007年均出现15 d；2019年仅出现1 d。

从年代际变化(图1b)可得，1978～1987年出现冰雹日数最多，其值高达117 d；1988～1997年次多，共出现105 d；1998～2007年出现89 d；2008～2017年共出现61 d；2018～2020年仅出现6 d。

图1 1978～2020年河南县冰雹日数年变化 a：年际；b：年代际

2.1.2 冰雹日数月变化 从年内变化(图2a)来看，河南县冰雹出现在4～10月，其中5～7月为冰雹高发期，共出现冰雹日数为239 d，占总冰雹日数的63.4%，4月和10月出现冰雹日数分别为11 d、26 d，分别占总冰雹日数的2.94%、6.9%。

从日变化(图2b)可得，河南县冰雹天气日变化非常明显，主要发生在13～21时，占降雹总数的89.8%，尤其是集中在16～19时，占61.4%。冰雹天气绝大部分发生在白天，夜间虽然也有降雹可能，但所占比例很小。

图2 1978～2020年河南县冰雹日数月、日变化 a：月；b：日

2.1.3 降雹最长持续时间变化 从1978～2020年河南县降雹最长持续时间年际变化(图3)可以看出，降雹持续时间随着年份递增呈波动状明显减少趋势。近43 a来该县降雹的一般持续时间1～20 min，少数在30 min或以上。1989年6月19日出现冰雹天气，持续时间长达50 min，最大直径8 mm，是出现降雹持续时间最长的一次冰雹天气，给当地农牧业生产生活造成了严重影响。2019年最长降雹持续时间仅3 min，最大直径2 mm，未造成任何气象灾害。

图3 1978～2020年河南县降雹最长持续时间年际变化

2.1.4 冰雹最大直径变化 从1978～2020年河南县冰雹最大直径年际变化(图4)可以看出，冰雹最大直径随年份增大呈波动状减小趋势，但减小趋势不明显。最大冰雹出现在1987年、2008年，最大直径分别为35 mm、34 mm，对该地区农牧业生产生活造成了较严重的经济损失。

图4 1978～2020年河南县最大冰雹最大直径年际变化

2.2 不同等级冰雹灾害变化特征

2.2.1 不同等级冰雹灾害年际变化 从冰雹灾害等级年变化(图5)来看，河南县冰雹灾害次数随年份增大呈现波动状减少趋势，轻度灾害次数>中度灾害次数>重度灾害次数>特重度灾害次数。轻度灾害次数自2007年开始，减少趋势较为明显；中度灾害次数自2013年开始明显减少；特重灾害次数于2008年、重度灾害次数于2013年之后均未出现。且随年份递增，出现的冰雹最大值和最小值均有减小趋势。

图5 1978～2020年不同等级冰雹灾害出现次数变化

2.2.2 不同等级冰雹灾害年代际变化 从冰雹灾害等级年代际变化(图6)来看，河南县冰雹灾害次数随年份变化与灾害等级变化趋势基本一致。2018～2020年仅出现2次中度灾害，其余灾情均未出现。表明该地区不同等级冰雹灾害出现频次总体呈减少趋势。

图6 1978～2020年各等级冰雹灾害次数年代际变化

2.2.3 不同等级冰雹灾害月际变化 从年内变化(图7)来看，河南县冰雹灾害出现在4～10月，其中5～7月为冰雹灾害高发期。其中无灾害、轻度、中度、重度、特重度分别占总冰雹灾害的53.2%、13.5%、10.8%、8.2%、4.2%。无灾害出现频次最多是7月，其次5～6月，轻灾害出现频次最多是8月，中度灾害出现最多6月，重度灾害出现最多5月，特重灾害出现最多9月；4月重度、特重灾害均未出现。表明河南县是冰雹灾害多发地区，特别5～9月是防雹关键月份。

图7 1978～2020年各等级冰雹灾害出现次数逐月变化

2.2.4 不同等级冰雹灾害日变化 从冰雹灾害等级日变化(图8)来看，河南县冰雹灾害出现在13～22时，其中16～19时为冰雹灾害高发时段。在此时段无灾害、轻度、中度、重度、特重度分别占总冰雹灾害的48.35%、15.23%、9.85%、6.87%、3.88%。

图8 1978～2020年河南县不同等级冰雹灾害日变化

3 结论

(1)1978～2020年河南县共出现降雹日数377 d，年平均降雹日数8.8 d，总体呈波动状减少趋势，气候倾向率为-0.21 d/a，相关系数0.6007，通过了a=0.05的显著性水平检验，表明年冰雹日数呈现显著减少趋势。

(2)河南县冰雹天气一般出现在4～10月，其中5～7月为冰雹天气高发期，占总降雹日数的63.4%，4月和10月出现冰雹日数分别为11 d、26 d，分别占总降雹日数的2.94%、6.9%。日变化非常明显，主要发生在12～21时，占降雹总数的89.8%，尤其集中在16～19时，占61.4%。

(3)河南县降雹一般持续时间1～20 min，少数在30 min或以上。最大直径随年份递增呈现减小趋势。最大冰雹出现在1987年、2008年，最大直径分别为35 mm、34 mm，对该县农牧业生产生活等造成严重的经济损失。

(4)河南县冰雹灾害次数随年份递增呈现波动状减少趋势，轻度灾害次数>中度灾害次数>重度灾害次数>特重度灾害次数。

(5)河南县冰雹灾害一般出现在4～10月，其中无灾害、轻度、中度、重度、特重度分别占总冰雹灾害的53.2%、13.5%、10.8%、8.2%、4.2%。

(6)河南县冰雹灾害出现时段在13～22时，其中16～19时为冰雹灾害高发时段，在此时段内无灾害、轻度、中度、重度、特重度分别占总冰雹灾害的48.35%、15.23%、9.85%、6.87%、3.88%。