黑龙江省雷暴空间分布规律及预测研究

笔者利用信息扩散理论对黑龙江省1971-2005年81个气象站的雷暴空间分布特征及变化规律进行分析,并结合GIS制图技术绘成雷暴日数分别为25、30、35、40天的概率区划图,同时应用灰色GM（1,1）模型针对黑龙江省的哈尔滨、大庆、齐齐哈尔等重要城市未来50年发生雷暴日数≥30天的多雷暴天气进行预测,以期通过预报和采取适当对策最大程度减少雷暴灾害对城市的影响。结果表明：（1）35年来,黑龙江省年平均雷暴日数,中部及中南部较多,东部平原地区较少;（2）全省雷暴发生概率最高值区位于中部和中南部,最低值区位于东部。（3）在未来50年里,哈尔滨、齐齐哈尔、牡丹江、佳木斯、大庆出现雷暴日数≥30的多雷暴年份的次数分别为9、7、6、4、8次,其出现的概率值分别为18%、14%、12%、8%、16%。     

山西省雷暴天气变化的气候特征分析

掌握山西省雷暴天气的气候变化特征,可以为该区域灾害性天气的预报预测提供参考依据,更有利于科学地指导工农业生产,达到趋利避害的目的。基于1960—2010年山西省71个国家观测站的雷暴资料,通过求线性趋势、滑动t检验、小波分析等气候统计方法,对山西省雷暴天气的时间和空间变化特征进行详细分析。结果表明：山西雷暴总日数分布呈东北多、西南少的格局;1960—2010年71站雷暴总日数变化总体呈下降趋势,无明显的周期性和突变性。山西大部分站点年雷暴日数呈下降趋势,年雷暴日数呈增加趋势且通过显著性检验的站点仅有4个,主要分布在忻州市的西北部。夏季6—8月是雷暴的高发期,约占全年雷暴的76%;4—5月、9—10月出现的雷暴约占24%;11—3月雷暴发生率很小。各月雷暴日数的空间分布特征不尽相同。3—4月雷暴日等值线由纬向转向径向,呈北少南多、西北少东南多的格局;5—6月雷暴日等值线主要以径向分布为主,呈东北多、西南少的格局;7—10月主要以纬向分布为主,呈北多南少的格局;11—2月雷暴日很少,空间分布特征不明显。雷暴过程的日变化显现80%以上的雷暴过程开始在12—20时,结束在13—21时。各时次结束的雷暴次数变化曲线呈现出副峰型,主峰点在16—17时,副峰点突增在20—21时,21—22时陡降。约60%的雷暴持续时长不超过1 h;约39%的雷暴持续时长在2~6 h;1%的雷暴会持续6~19 h;超过19 h的雷暴基本上没有。     

哈尔滨地区雷电日数的演变特征

深入研究雷暴日数时空演变特征,对该区域灾害性天气的监测预测及防灾减灾具有应用价值。本研究选用1981—2018年哈尔滨市13个台站逐年雷暴日数观测资料,采用EOF、小波分析等方法,研究雷暴日数时空变化规律。结果表明：哈尔滨市1981—2018年雷暴日数雷呈现显著减少趋势,倾向率为-0.31d/10a；雷暴日数周期变化不十分显著,存在28年、4年、9年主周期变化；雷暴日数的3个主要空间分布类型,主要为雷暴日数呈现“双曲抛物面”形状正向变化趋势,以双城—阿城—木兰和通河中部—依兰一线(西南—东北向)为轴,左抛物面,沿轴线向西南方向递增,右抛物面,沿轴线向东北方向递减,递增幅度大于递减幅度,均没形成闭合的低值区域,且等值线相对密集；可以为雷电灾害管理及预测预防提供参考依据。     

张家口地区雷暴气候统计特征分析

为了深入了解张家口地区雷暴日时空变化特征,为雷电灾害风险评估及防雷减灾工作提供依据,利用1960—2013 年近54 年该地区14 个地面气象观测站的雷暴观测资料,借助数理统计、线性拟合、气候倾向率等方法,对该区域雷暴日分布特征进行统计分析。结果表明：全市大部分区域处于“中雷区”范围,蔚县、怀安、尚义雷暴日数在40 天以上,达到“多雷区”级别;该地区平均年雷暴日大多数年份在30~40 天,年均雷暴日最多年为54.4 天,最少年为28.9 天;年代际分布呈现20 世纪60—70 年代间年均雷暴日缓慢减少,80 年代呈明显偏多,90 年代开始快速减少趋势;夏季雷暴最多,冬季无雷暴。雷暴日数月变化呈单峰抛物线型,其峰值位于7 月。6—10 月间,坝上地区各月月均雷暴日数均大于坝下地区。54年来历史最多月雷暴日数全区14 个观测站均出现在7 月;白天雷暴多于夜间。坝上地区13:00—16:00,坝下地区14:00—18:00 容易发生雷暴。坝上地区雷暴持续时间以＞60 min 的雷暴为多,坝下地区以30 min 以内的雷暴为主。坝上最早雷暴初日与最晚雷暴终日较坝下均有所提前,两区域雷暴初终日及持续期平均状况差异较小。     

临汾市近57年雷暴气候特征分析

为了深入了解临汾市的雷暴气候特征,为雷电预测及防雷减灾提供科学依据,利用1954-2010年近57年地面气象观测站的雷暴观测资料,借助数理统计、线性拟合、气候倾向率法以及M-K突变检验法、小波分析等方法,对临汾市的雷暴气候特征进行统计分析。结果表明,临汾市平均年雷暴日数为26.2天;雷暴日出现最多的年份出现在1959年（47天）,最少的年份在2009年（12天）;临汾市雷暴日数月变化呈单峰抛物线型,其峰值位于7月;临汾市平均雷暴初日为4月29日,平均雷暴终日为9月25日;临汾市平均雷暴持续期为148天;雷暴出现时大多数同时伴有降水出现,湿雷暴占总数的79%。由此得出,临汾市雷暴日数呈现减少趋势;雷暴发生具有明显的季节性,夏季最多,冬季无雷暴;历年雷暴持续天数的变化呈波状变化。     

阳泉市雷暴气候统计特征

为了给雷电预测及防雷减灾提供科学依据,为深入了解阳泉市雷暴气候的统计特征,利用1971—2010年近40年阳泉市地面气象观测站的雷暴观测资料,借助数理统计、气候倾向率法、线性拟合、小波分析等方法,对阳泉市的雷暴气候特征进行统计分析。结果表明,阳泉市平均年雷暴日数为36.0天;雷暴日出现最多的年份出现在1973年（47天）,最少的年份在2004年（25天）;阳泉市雷暴日数月变化呈单峰抛物线型,其峰值位于7月;阳泉市平均雷暴初日为4月18日,平均雷暴终日为9月28日;阳泉市平均雷暴持续期为154天;80%保证率的出现雷暴初终日为4月中旬和10月中旬。由此得出,阳泉市雷暴发生具有明显的季节性,夏季最多,冬季无雷暴;雷暴日数呈现减少趋势。     

辽宁阜新蒙古族自治县雷暴气候统计特征分析

为了给防雷减灾工作提供科学的理论依据,利用阜新蒙古族自治县（以下简称：阜蒙县）1963—2012 年的雷暴资料,以其所处的地理环境和气候特点为背景,采用数理统计、气候倾向率、线性拟合和小波分析方法分析阜蒙县雷暴气候特征。结果表明：近50 年来阜蒙县年平均雷暴日为29.04 天,属于中雷区;雷暴日数的年际变化幅度大,雷暴日出现最多的年份在1991 年和2005 年（43 天）,最少的年份在2010 年（18 天）,前者是后者的2 倍多;50 年来雷暴的发生有逐渐减少的趋势,并以0.852 d/10 a 的气候倾向率递减;阜蒙县雷暴集中出现在5—9 月,共出现1337 天,占全年雷暴日数的92.08%;有明显的季节变化,夏季最多,冬季最少;小波分析显示,阜蒙县年雷暴活动具有较强的17年和2~6年周期振动。     

江西近55年秋季降水时空分布及异常环流特征分析

为了研究江西近55年秋季(9—11月)降水的时间空分布及其异常环流形势特征,利用1961—2015年共55年86个气象站逐日降水资料及NCEP/NCAR月平均再分析资料,采用EOF、REOF分析、Morlet小波分析、趋势分析、M-K突变检验和合成分析等方法,研究江西近55年秋季降水的时间变化规律、空间分布特征及旱涝年的环流特征。结果表明:近55年来江西秋季降水呈弱增长趋势,在1981年、1984年和1987年发生突变,存在12~14年和2~4年的周期。空间场可分为全省一致型,南—北相反型和南北—中部相反型,其中全省一致型为主要空间分布形式。江西秋季降水可分为5个区域:一区(赣北中西部)、三区(赣中西部)和五区(赣中中东部)秋季降水呈增多趋势,二区(赣南)秋季降水呈减少趋势;四区(赣东北)秋季降水变化趋势较为稳定。5个区域秋季降水都存在2~4年左右的周期变化,还有多个区域都存在4~6年左右的周期变化,最长周期为14年左右。此外,江西秋季旱年,欧洲东部500 h Pa的大槽加强,江西850 h Pa处东北风距平中,降水偏少;反之,降水偏多。     

近50年菏泽地区雷暴日数的气候分布特征

以观测雷暴日资料为基础,采取线性倾向分析法、Mann-Kendall检验法、morlet小波分析法,对菏泽地区雷暴日数的气候分布特征进行详细分析。发现1964～2013年间,菏泽各区县雷暴日数分布均匀。从20世纪60年代中期开始,年雷暴日数以2.9 d /10a的线性趋势显著减少。雷暴日数减少是一种突变现象,开始时间是1981年。在7年层次里,菏泽市雷暴日序列存在准15年周期的振荡,在20年层次里,菏泽市雷暴日序列存在准40年周期的振荡,20世纪80年代后期是一个转折点。雷暴日空间分布均匀。     

1958—2012年郑州市极端气温和极端气温事件年际变化特征

为了探究郑州市极端气温和极端气温事件的变化特征及其未来发展趋势,根据1958—2012年郑州市逐日最高、最低气温资料,以百分位阀值法确定了逐年的极端气温阀值,并统计出极端高温和低温天气日数,运用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法和小波分析法研究了郑州市过去55年年最低气温、年最高气温、极端高温阀值、极端低温阀值、极端高温天气日数和极端低温天气日数的年际变化特征、突变特征和周期变换特征,并运用了R/S分析进行了预测。结果表明：（1）郑州市年最高气温、极端高温阀值和高温天气日数都呈现减少趋势,而年最低气温、极端低温阀值和低温天气日数都呈增加趋势;（2）郑州市年最高气温、最低气温和年极端低温阀值及极端低温发生日数都发生了明显的突变,并在突变后达到显著水平,而极端低温阀值及极端低温发生日数并未发生明显的突变;（3）周期变化特征上,4种气象要素都存在明显的变化周期,且都是大周期嵌套在小周期的变化特征;（4）从突变特征和周期变化来看,在未来几年,极端高温天气日数将持续增加,极端低温天气日数将持续减少;（5）R/S指数研究表明,最高气温会从减少趋势转化为增加趋势,年最低气温和极端高温天气日数会从增加趋势转化为减少趋势,极端低温天气日数仍会呈现增加趋势。     

青海省汛期极端强降水特征及影响

为了研究青海省极端强降水在全球变暖背景下的变化及影响,利用青海省1961—2014 年汛期（5—9 月）40 个台站的逐日降水资料,分析了汛期极端强降水事件的变化趋势及非均匀性分布特征,并对极端强降水事件的可能影响进行探讨,以期为抗汛减灾提供决策参考。结果表明：近54 年青海省汛期极端强降水对汛期降水量的贡献呈增长趋势,极端强降水发生的频次增加、强度加重;7 月中旬至8 月中旬是全省极端强降水的多发期,在东部农业区中东部及青南地区东部等极端强降水多发地,应重点关注洪水、滑坡及泥石流等地质灾害。     

雷暴大风、冰雹天气的预报方法研究

为了最大限度地减轻雷暴大风、冰雹天气造成的损失,提高这2种灾害性天气的预报预警能力,笔者在统计安徽省2000-2005年4-9月无雷暴、普通雷暴、强对流（雷暴大风、冰雹）样本的基础上,利用1×1格点NCEP资料计算了表征热力、动力、水汽条件的43个参数,对比分析了无雷暴、普通雷暴、强对流（雷暴大风、冰雹）时的物理量极值、归一化平均值等,并基于分析结果选取雷暴大风、冰雹的消空、预报指标,逐月逐时次的确定预报指标的阈值。最后,利用指标叠套法生成安徽省雷暴大风、冰雹天气潜势预报产品。用该方法对2007年的实时运行情况进行检验,2007年6-9月共有28个雷暴大风、冰雹过程,全部报出,空报9个过程,无漏报,过程TS为30.4%。从检验效果来看,指标叠加的数值越大,出现雷暴大风或冰雹的概率也就越大,对农业防灾减灾起到一定积极的作用。     

重庆地区雷电日雷暴日关系研究

为了更好地应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日参数,在比较多年重庆地区雷暴日资料与近年来自动监测数据的基础上,重点研究该区域13个国家基准气候站的雷电日与雷暴日数据。结果表明：（1）平均雷暴日与平均雷电日的比值各站差异显著。总体来看,雷暴日数值小于雷电日并成正相关;其比例与观测区域面积、地形地貌环境关系密切;（2）不同雷电日观测半径差异显著,且均小于10 km,一方面说明雷电活动的不均匀性;另一方面,说明器测的灵敏度远高于人的听力和视觉,观测人员对雷声的听力范围不大于10 km;（3）主城区域雷电日观测半径最小,这是由于观测站周围的建筑物阻碍、环境噪声与空气中能见度变化共同作用的结果;（4）雷电日观测半径与地形地貌的关系明显,重庆市主城区雷电日观测半径较小,东北和东南部雷电日观测半径较大,总体来看地形地貌、城市化进程相似的区域,雷电日半径有可比性,器测数据是连续性的。     

青海湖南部近57年大风日数的变化特征

为了更好地剖析青海湖南部大风日数的演变特征，笔者利用青海湖南部共和县气象局1961—2017 年的大风日数观测资料，采用线性倾向估计、M-K突变分析、滑动平均等方法，对大风日数的年代际、年际和季节变化趋势进行分析。结果表明：（1）自1961 年以来该地大风日数随年份的延长呈显著减少趋势，每10 年减少2.0 天；（2）共和地区春、夏、秋、冬四季大风日数均呈现出减少趋势，大风日数的减少幅度大小依次是：春季＞夏季＞秋季＞冬季，其中春季和夏季大风日数的减少趋势显著；（3）突变分析表明，春、夏、秋、冬四季大风日数未发生突变，年大风日数在1975 年发生了由多到少的突变。对于防灾减灾，合理利用气候资源，改善生态环境很有价值。