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299农业灾害研究 2023,13(7)岳阳市雷暴变化趋势特征分析聂武夫，周金良，刘 擎湖南省岳阳市气象局，湖南岳阳 414000摘要 利用岳阳地区6个气象台站19602009年雷暴日资料，采用绝对变率、气候倾向率、相关检验法等方法，分析了岳阳地区各地域的变化特征。结果表明：（1）初、终雷暴日的稳定性，6个气象站存在较大的差异。初雷暴日稳定性的排列顺序：湘阴华容岳阳临湘平江汨罗。终雷暴日稳定性的排列顺序：平江湘阴临湘岳阳华容汨罗。（2）岳阳地区雷暴初日普遍出现在13月，2月最多，最早出现在1980年1月1日；岳阳地区雷暴终日普遍出现在912月，12月最多，最晚出现在1990年12月29日和1997年12月29日。（3）6个气象站的平均初雷暴日的绝对变率是17.09，终雷暴日的绝对变率是29.92，表明初雷暴日较终雷暴日稳定，年际差异较小。关键词 雷暴日；气候倾向率；变化特征中图分类号：P446 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070299-03当云层中发生强烈的反应产生雷鸣和闪电现象被称为雷暴，雷暴往往夹杂着典型的降雨和大风，甚至有时会夹杂冰雹。雷暴属于比较严重的灾害类气象，这种气象状况是我国经常发生的灾害之一，一直以来都会造成人们财产的损失1-3。因此，自气象科学研究以来，相关研究人员致力于研究雷暴的现象特征和发生因素，期待可以做好雷暴的防范和减灾工作。经过长时间的研究，相关结论是雷暴的产生具有明显的地域特点，容易发生强对流天气的地区更易产生雷暴，因此要结合不同地区的气候变化特征科学防范雷暴灾害。经过详细研究相关文献，可以发现雷暴不仅与地区气候规律有关，还与地形下垫面性质等复杂因素有关联。岳阳市东倚幕阜山，西临洞庭湖，北接万里长江，境内群峰起伏，矮丘遍布，河港纵横，湖泊众多，造就了岳阳雷暴的多样性。本研究利用19602009年岳阳地区岳阳、华容、临湘、湘阴、汨罗、平江6个气象台站雷暴资料，具体分析了雷暴发生起始时间到雷暴结束的时间之间变化和差异，并总结了雷暴每年的变化规律和分布等数据4-8。1 资料和方法资料来源：19602009年岳阳地区岳阳、华容、临湘、湘阴、汨罗、平江6个气象台站雷暴观测资料。统计方法：（1）一日之内发生数次雷暴只统计为一个雷暴日；（2）绝对变率用公式求得V=n1i=1nxi-x（n为样本数，x为平均值），雷暴年频率由公式P=（年雷暴日数雷暴期日数）100%求得；（3）线性变化趋势（倾向率）用最小二乘法求得，Xt=a+bt；（4）为了方便比较，在时间尺度上取年代际（10年）。计算方法：根据一元线性回归方程计算气候倾向率；通过对雷暴序列与自然数列相关关系的显著性检验，判断变化趋势的程度是否显著。本研究计算了0.05的信度，通过信度检验表明变化趋势显著，未通过信度检验表明变化趋势不 显著。2 初、终雷暴日的统计特征2.1 初、终雷暴日的绝对变率云层内发生了电力效应的情况十分复杂，云层中有冰晶碰撞会产生电磁效应，也会产生强烈的空气流动。不同地区特点发生的雷暴强度也不同，这与Analysis of Thunderstorm Variation Trend Chara-cteristics in Yueyang CityNie Wu-fu et al(Yueyang Meteorological Bureau,Hunan Province,Yueyang,Hunan 414000)Abstract Using thunderstorm day data from six meteorological stations in Yueyang region from 1960 to 2009,the change characteristics of various regions in Yueyang region were analyzed using methods such as absolute variability,climate tendency,and correlation testing.The results show that:There are significant differences in the stability of the initial and final thunderstorm days between the six stations.The order of stability of initial thunderstorm days is:Xiangyin Huarong Yueyang Linxiang Pingjiang Miluo.The order of stability of final thunderstorm days is:Pingjiang Xiangyin Linxiang Yueyang Huarong Miluo;The first day of thunderstorms in Yueyang area generally occurs from January to March,with the most frequent occurrence in February and the earliest occurrence on January 1,1980;Thunderstorms generally occur throughout the day in Yueyang region from September to December,with the largest number occurring in December,and the latest occurring on December 29,1990 and December 29,1997 The absolute variability of the average initial thunderstorm day at the 6 stations was 17.09,and the absolute variability of the final thunderstorm day was 29.92,indicating that the initial thunderstorm day was stable compared to the final thunderstorm day,with a small interannual difference.Key words Thunderstorm day;Climate tendency rate;Changing characteristics作者简介 聂武夫（1985），男，湖北咸宁人，高级工程师，主要从事雷电防御工作。收稿日期 2023-04-18300Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7地区常年的热量和地形特点都有直接关系。图1显示的绝对变率是为了体现图片数据的稳定程度，雷暴的起始日期和终止日期受到不同地理条件的影响会有很大的波动。表1是6个气象站19602009年50年雷暴的起始日期和终止日期绝对变率。由图1可知，雷暴的起始日期和终止日期稳定程度存在很大的差异。初雷暴日稳定性的排序：湘阴华容岳阳临湘平江汨罗；终雷暴日稳定性的排序：平江湘阴临湘岳阳华容汨罗。绝对变率图1 6个气象站雷暴初、终日平均绝对变率比较2.2 6个气象站平均变化趋势资料表明，19602009年岳阳地区6个气象站雷暴的起始日期和终止日期内基本变化趋势是相同的，将6个气象站平均状况排序后可表征岳阳雷暴的起始日期和终止日期内数据统计的变化趋势。（1）岳阳地区雷暴初日普遍出现在13月，2月最多，最早出现在1980年1月1日；岳阳地区雷暴终日普遍出现在912月，12月最多，最晚出现 在1990年12月29日 和1997年12月29日；（2）6个气象站平均初雷暴日的绝对变率是17.09，终雷暴日的绝对变率是29.92，表明初雷暴日较终雷暴日稳定，年际差异较小。3 雷暴日的时空分布特征3.1 雷暴期、雷暴日的年代际分布雷暴产生需要一定条件的形成，因此产生的条件无法达到很好的状态，就不会发生雷暴灾害。虽然岳阳市每年都有雷暴期，但岳阳市各地区存在地形地势的差异，所以雷暴期发生的强度也不尽相同。从近50年来的统计雷暴期信息可以看出，每年的雷暴频次都与自然变化条件有直接关联，也存在明显的差异。表1是6个气象站雷暴期、雷暴期内雷暴频率的年代际特征和变化趋势。表1 6个气象站雷暴期、雷暴频率及变化特征年代岳阳华容临湘湘阴汨罗平江20世纪60年代雷暴期/d237.2242.2233.1235.5260.7249.1频率/%19.117.121.121.721.926.020世纪70年代雷暴期/d249.2240.6236.4239.5240.5244.8频率/%15.915.818.819.520.124.320世纪80年代雷暴期/d217.6224.4220.8236.9232.9254.8频率/%15.515.619.219.819.422.120世纪90年代雷暴期/d266.0252.4273.4252.1253.3250.3雷暴日33.836.843.346.442.053.5频率/%12.714.615.818.416.621.421世纪初雷暴期/d235.3227.1247.0245.0227.7246.9频率/%11.913.114.615.715.117.6平均雷暴期241.1237.3242.1241.8238.6249.2频率/%15.015.317.819.017.822.3表1表明，岳阳地区雷暴期有如下规律：平江临湘湘阴岳阳汨罗华容；岳阳地区雷暴日有如下规律：平江湘阴临湘汨罗岳阳华容，与雷暴期的分布大致相同，总体为山区多于平原；按年平均雷暴日数进行划分，岳阳市和华容县为中雷区，临湘市、湘阴县、汨罗市、平江县为多雷区。整体来看，19602009年50年间，岳阳地区各测站雷暴期存在波动，但雷暴日数呈显著减少趋势，导致频率也呈显著减少趋势，这与我国大部分地区平均雷暴频数在波动中减少的结论一致。3.2 雷暴期、雷暴日的变化趋势由图2可知，岳阳市雷暴期从20世纪60年代到21世纪初期呈增加趋势。过去50年间，岳阳市雷暴期相关系数r=0.0943未通过0.05信度显著性检验，表明岳阳市雷暴期以2.92 d/10年的变化速率增加，但增速不显著。岳阳市雷暴日从20世纪60年代至21世纪初期呈逐渐下降趋势。在过去50年间，岳阳市雷暴日相关系数r=-0.5593通过0.05信度显著性检验，表明岳阳市雷暴日呈显著减少的趋势，且以3.976 d/10年的变化速率下降。3.3 雷暴路径在进行雷暴观测记录时，地面观测人员会记录雷电的起止时间和相应的雷电方位，分析多年的观测资料，可以判断一个小范围的地域雷暴活动的移动规律，对于项目选址和防雷设计时的功能布局具有参考作用。雷暴路径是指一个地区的雷暴移动方向，它是表征一个地区雷电活动集中程度的指标。该指标是指评估区域所在地气象台、站资料确定的雷暴移动在当地不同方向（正东、东南、正南、西南、正西、西北、正北、东北）的百分率，岳阳市19702014年雷暴方向概率如表2所示，路径玫瑰图如图3所示。表2 岳阳市雷暴方向概率方向雷暴路径/%N5.2NE7.1E8.2SE12.8S10.6SW22.4W20.2NW13.5从 表2和 图3可 以 看 出，岳 阳 市从西南方向进入的闪电比例最高，达22.4%，其次是由西面方向进入的闪电301农业灾害研究 2023,13(7)占20.2%，然后是由西北面方向进入的占13.5%。年份y=0.2920 x233.61 R2=0.0089雷暴期/d雷暴期/dy=-0.3976x46.198 R2=0.3128年份岳阳市雷暴日变化变化趋势线性（岳阳市雷暴日变化变化趋势）岳阳市雷暴期变化趋势线性（岳阳市雷暴期变化趋势）图2 岳阳市雷暴期、雷暴日变化趋势图3 岳阳市雷暴路径玫瑰图4 结论根据岳阳地区6个气象站19602009年雷暴气候的资料统计分析趋势，得出以下结论。（1）雷暴的起始日期和终止日期稳定程度存在很大的差异，将6个气象站排序：湘阴华容岳阳临湘平江汨罗；终雷暴日稳定性的排序：平江湘阴临湘岳阳华容汨罗。（2）岳阳地区雷暴初日普遍出现在13月，2月最多，最早出现在1980年1月1日；岳阳地区雷暴终日普遍出现在912月，12月最多，最晚出现在1990年12月29日和1997年12月29日。（3）6个气象站的平均初雷暴日的绝对变率是17.09，终雷暴日的绝对变率是29.92，表明初雷暴日较终雷暴日稳定，年际差异较小。（4）岳阳地区雷暴期有如下规律：平江临湘湘阴岳阳汨罗华容。（5）岳阳地区雷暴日有如下规律：平 江湘 阴临 湘汨 罗岳 阳华容，与雷暴期的分布大致相同，总体为山区多于平原；按年平均雷暴日数进行划分，岳阳市和华容县为中雷区，临湘市、湘阴县、汨罗市、平江县为多雷区。（6）19602009年50年间，岳阳地区各个气象站雷暴期存在波动，但实际发生雷暴的天数明显不断减少，整个雷暴的频率也随之下降，这样的结论和其他地区的雷暴频数波动结论是相同的。（7）从20世 纪60年 代 到21世 纪初期，岳阳市雷暴期以2.92 d/10年的变化速率上升，雷暴日以3.976 d/10年的变化速率减少；华容县雷暴期以0.642 d/10年的变化速率减少，雷暴日以2.264 d/10年的变化速率减少；临湘市雷暴期以7.753 d/10年的变化速率增加，雷暴日以2.453 d/10年的变化速率减少；湘阴县雷暴期以3.598 d/10年的变化速率增加，雷暴日以2.689 d/10年的变化速率减少；汨罗市雷暴期以2.434 d/10年的变化速率减少，雷暴日以4.861 d/10年的变化速率减少；平江县雷暴期以0.97 d/10年的变化速率增加，雷暴日以4.917 d/10年的变化速率减少。（8）岳阳市从西南方向进入的闪电比例最高，达22.4%，其次是由西面方向进入的闪电占20.2%，然后是由西北面方向进入的占13.5%。参考文献1 王兰芸,王鑫,杨慧楠.发展基于“互联网+”的智慧农业气象服务产品探析J.现代农业科技,2017(14):237,241.2 刘梅,魏建苏,俞剑蔚,等.近57年江苏省雷暴变化趋势特征分析J.热带气象学报,2010,26(2):227-234.3 陈海莲,许靖.近50a青海省河南县地区雷暴气候特征及变化趋势分析J.青海农林科技,2018(1):35-38.4 邢生惠,吴广厚.湖北省十堰市雷电环境特征分析J.农业灾害研究,2018,8(2):32-36.5 周明薇,万协成,唐瑶,等.近50年湖南省雷暴气候特征分析J.南京信息工程大学学报(自然科学版),2018,10(4):507-513.6 马海玲,黎峰,陶世银.青海省雷暴持续期及灾情变化特征分析C/中国气象学会.第28届中国气象学会年会:S13雷电物理、监测预警和防护.2011.7 王宇宸.近30年锡林郭勒盟地区雷暴时空变化特征分析J.内蒙古科技与经济,2022(7):74-75,77.8 肖菲.九江市雷暴日数的时空变化特征分析J.能源研究与管理,2020(3):35-38.责任编辑：黄艳飞