1968—2013年臨夏州冰雹時(shí)空分布特征分析

張淑芳++常自祎++韋伯龍++閆旭東++王琨++羅小梅++文慧

摘要 選取1968—2013年甘肅省臨夏州6個(gè)站氣象資料和中國氣象災(zāi)害大典等資料，對(duì)冰雹時(shí)空分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：臨夏州冰雹日數(shù)以山區(qū)為最多，平川較少。移動(dòng)路徑基本是西北—西南—東南等一線。冰雹具有明顯的季節(jié)變化，主要出現(xiàn)在6—9月，6月為冰雹多發(fā)期。近27年（1987—2013年）臨夏州年冰雹日數(shù)呈減少趨勢。冰雹發(fā)生主要集中在中午至傍晚。臨夏州中南部為冰雹災(zāi)害重點(diǎn)防御區(qū)。

關(guān)鍵詞 冰雹；時(shí)空分布；綜合指標(biāo)；甘肅臨夏；1968—2013年

中圖分類號(hào) P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）22-0202-03

Abstract Based on the datas from 6 weather stations of Linxia Prefecture in Gansu Province from 1968 to 2013 and Chinese Meteor-ologicaldisaster Dictionary，the characteristics of temporal and spatial distribution of hail disaster were analyzed. The results indicated that in Linxia Prefecture，the hail days was the most in the mountainous area，and less in plain areas. The moving track of hail was from southwest to northwest，then to southeast. The seasonal change of hail was obvious，hails mainly occurred from June to September，especially in June. The days of hail deceased during the recent 27 years（1987-2013）. Hail usually occurred from noon to evening. The key hail prevention areas were central and southern Linxia Prefecture.

Key words hail；temporal and spatial distribution；comprehensive index；Linxia Gansu；1968-2013

冰雹天氣是指通常在暖背景時(shí)，由于強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)所造成的短時(shí)間內(nèi)劇烈變化的天氣現(xiàn)象，該天氣現(xiàn)象突發(fā)性非常強(qiáng)，并且破壞力非常大[1]。冰雹局地性強(qiáng)，而且持續(xù)時(shí)間短，但因來勢猛、強(qiáng)度大，并同時(shí)伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷電、大風(fēng)等，瞬間即能給農(nóng)業(yè)造成較大危害[2]，同時(shí)對(duì)林業(yè)、工業(yè)、通訊、交通等也會(huì)造成極大的危害。

分析冰雹的氣候態(tài)特征利于更好地理解與掌握其發(fā)生規(guī)律，大多集中于短時(shí)（0～12 h）天氣預(yù)報(bào)方法研究、揭示其形成的物理機(jī)制等[3-6]。目前，較流行的觀測方法是利用中尺度的觀測結(jié)果同時(shí)聯(lián)合分析雷達(dá)等氣象資料研究該種天氣現(xiàn)象[7-8]?；谶@些方法，利用1968—2013年氣象資料，對(duì)甘肅省臨夏州的冰雹變化特征進(jìn)行分析，重點(diǎn)是分析1968—2013年臨夏州6個(gè)常規(guī)氣象臺(tái)站關(guān)于46年冰雹觀測資料，以為臨夏州冰雹天氣預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

臨夏州位于臨夏州地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，共有8個(gè)縣市（積石山保安族東鄉(xiāng)族撒拉族自治縣、永靖縣、和政縣、東鄉(xiāng)族自治縣、臨夏縣、康樂縣、臨夏市和廣河縣），總面積為8 169 km2。有130個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道辦），1 149個(gè)行政村，總?cè)丝?00.01萬人。

全州有耕地面積14.33萬hm2，各類林地面積32.4萬hm2，水面7.24萬hm2。農(nóng)村人均占有耕地800 m2，全州森林覆蓋率為16.3%，人均擁有水資源17 619 m3。全州分為3類地區(qū)，分別為山陰地區(qū)、干旱地區(qū)和川塬地區(qū)，面積各占33%左右，不同地區(qū)雨量和日照差異很大，其中山陰和川塬地區(qū)雨熱資源比較豐富，適合農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。臨夏州氣象災(zāi)害占整個(gè)自然災(zāi)害的86%以上，對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)危害極大。冰雹是臨夏主要?dú)庀鬄?zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全州1971—2000年30年中，遭受嚴(yán)重雹災(zāi)的年份達(dá)17年，一般年份因雹災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失在2 000萬～5 000萬元，并隨著經(jīng)濟(jì)作物的價(jià)值逐年增高。因此，通過分析甘肅省臨夏州冰雹的變化特征，減輕其對(duì)農(nóng)牧業(yè)的危害程度是非常有必要的。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)資料來源

本文所用數(shù)據(jù)選自《甘肅氣候》[9]《臨夏氣象》《臨夏回族自治州志（上冊）》[10]《臨夏州民族日報(bào)》和州民政局提供的相關(guān)數(shù)據(jù)與資料。

數(shù)據(jù)收集過程中對(duì)于2個(gè)以上縣如果同年或同月，不同日期發(fā)生冰雹時(shí)，被記錄為冰雹發(fā)生的不同頻次。規(guī)定：當(dāng)某測站在某日觀測到1次或1次以上冰雹天氣現(xiàn)象時(shí)，不論其時(shí)間長短都定義該測站在該日為1個(gè)雹日。選取臨夏州資料齊全具有代表性的6個(gè)臺(tái)站，資料年份段為1968—2013年。冰雹災(zāi)害資料主要采用《臨夏回族自治州志》記載的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

冰雹災(zāi)害的綜合評(píng)估指標(biāo)是在分項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用模糊綜合關(guān)聯(lián)度模型計(jì)算得到。冰雹災(zāi)害的評(píng)估指標(biāo)為冰雹強(qiáng)度指標(biāo)、冰雹持續(xù)時(shí)間指標(biāo)和覆蓋范圍指標(biāo)。

2.2.1 計(jì)算方法。

（1）冰雹強(qiáng)度指標(biāo)：

其中，Zmax為雷達(dá)觀測最大回波強(qiáng)度（單位：dBZ），Hmax為雷達(dá)觀測最大回波頂高（單位：km）。

（2）冰雹持續(xù)時(shí)間指標(biāo)：

其中，L為雷達(dá)觀測冰雹云水平尺度（單位：km），V為雷達(dá)觀測冰雹云移動(dòng)速度（單位：km/h），Trep為人工觀測冰雹持續(xù)時(shí)間（單位：h）。

（3）覆蓋范圍指標(biāo)：

其中，n為被評(píng)估區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)冰雹云回波的下一級(jí)行政區(qū)域數(shù)，N為區(qū)域內(nèi)下一級(jí)行政區(qū)域總數(shù)。

（4）冰雹災(zāi)害的綜合評(píng)估指標(biāo)計(jì)算方法：

Ihai=Ihin×0.5+Itim×0.3+Icov×0.2

2.2.2 冰雹災(zāi)害等級(jí)評(píng)估。冰雹災(zāi)害綜合評(píng)估指標(biāo)所隸屬的級(jí)別即為該冰雹災(zāi)害的評(píng)估等級(jí)。冰雹災(zāi)害等級(jí)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)見表1。

3 冰雹時(shí)間變化特征分析

3.1 冰雹年際變化特征

分析1968—2013年臨夏州冰雹數(shù)據(jù)，可知46年冰雹頻次呈正向波動(dòng)變化，總的變化趨勢是先增加后減少，其線性傾向率為-0.247 8次/10年。同時(shí)分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后冰雹發(fā)生的頻次猛的攀升到最高點(diǎn)，到90年代冰雹頻次開始逐漸減小，在1968—2013年間，冰雹頻次有個(gè)高值，達(dá)42次，在1991年降到谷底，冰雹頻次才發(fā)生2次。從1992年開始，冰雹頻次又逐漸上升趨勢，增幅不是很均勻，直到2011年又是一個(gè)突變點(diǎn)，頻次有降到2次，之后又逐漸升高，冰雹頻次超過20次的年份有7年，10～20次有22年，小于10次的有17年。在總體上，臨夏州冰雹頻次是70年代、90年代較低，80年代波動(dòng)幅度增大，頻次最高，至1987年達(dá)高峰，從21世紀(jì)開始有明顯回落，46年來臨夏州大部分年份都要發(fā)生10次以上冰雹（圖1）。一般來說，降水多的年份冰雹出現(xiàn)的頻次多，降水少的年份冰雹出現(xiàn)的頻次也少。

在臨夏州冰雹的年際變化具有明顯的區(qū)域性差異。在東鄉(xiāng)縣除2009年外，其余年份均有冰雹發(fā)生，其中1987年出現(xiàn)最高值，頻次為15次，東鄉(xiāng)縣是臨夏州冰雹發(fā)生最多的縣，其次是和政縣，其后依次為廣河縣>康樂縣>臨夏市>永靖縣。永靖縣是臨夏州冰雹發(fā)生頻次最少的縣。

從總體來看，東鄉(xiāng)縣在臨夏州各縣中冰雹發(fā)生頻次增長趨勢最顯著，與臨夏州冰雹頻次整體變化趨勢一致，即20世紀(jì)80年代后期有個(gè)增長峰值，之后逐漸回落，2009年降至谷底，其線性傾向率為-0.071 6次/10年。在和政縣近46年來冰雹頻次波動(dòng)較大，其線性傾向率為-0.048 2次/10年（圖2），20世紀(jì)70年代共發(fā)生39次，80年代30次，90年代21次，2000—2010年間27次，整體呈“W”型趨勢發(fā)展，2011—2013年發(fā)生的次數(shù)明顯降低，只有1次。

3.2 冰雹季節(jié)變化特征

分析臨夏州1968—2013年間冰雹月頻次可發(fā)現(xiàn)，1—3月和10—12月未發(fā)生，4—9月均有降雹，其中5—7月是冰雹多發(fā)期（圖3）。臨夏市最旱降雹日期在3月24日（1968年），最遲降雹在9月6日（1988年）。各地降雹集中于5—9月。而以6月最多，臨夏市平均降雹日數(shù)0.6 d，最多4 d；和政平均0.8 d，最多3 d；康樂平均0.6 d，最多2 d；廣河平均0.8 d，最多3 d，東鄉(xiāng)最多的月份出現(xiàn)在7月，平均防雹日數(shù)0.9 d，最多3 d，永靖7月平均0.7 d，最多3 d。

降雹時(shí)間一般在午后至前半夜。根據(jù)臨夏市1970—1979年31次冰雹統(tǒng)計(jì)，降雹時(shí)間在13：00—23：00之間，其中17：00—20：00最多，占總降雹的54.5%。

4 冰雹空間變化特征分析

臨夏州位于臨夏州地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，由于臨夏州的特殊地形、地貌，造成積石山、太子山山脈的背風(fēng)坡，非常利用冰雹的發(fā)生。故此臨夏州冰雹空間分布具明顯的區(qū)域性（圖4）。從整體看，綜合這46年，臨夏州整個(gè)的降雹趨勢是明顯減弱的，20世紀(jì)70年代有個(gè)峰值，80年代次之，直到2011—2013降到最低。臨夏州各縣降雹的分散性很明顯，尤其2011—2013年體現(xiàn)的非常明確，全州6個(gè)站，4個(gè)站降雹，永靖、康樂2個(gè)站沒有。各縣情況，位于臨夏州東北部的東鄉(xiāng)縣，是臨夏州發(fā)生冰雹最多的地方，平均每年發(fā)生冰雹的頻次為3.2次，究其原因，是因該縣海拔為本州最高，地形特點(diǎn)造成易于發(fā)生冰雹。其次為和政縣，年均冰雹頻次2.6次。其他各縣冰雹頻次比例為廣河>康樂>永靖縣，分別為2.0、1.9、1.3次。

總的來說，在臨夏州冰雹的高頻區(qū)位于東北部、偏南山區(qū)，而低頻區(qū)位于比較干旱的永靖縣。

5 雹災(zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響分析

通過利用灰色關(guān)聯(lián)方法分析臨夏州冰雹災(zāi)害，依據(jù)2.2.1各公式計(jì)算出臨夏州各縣市的灰色關(guān)聯(lián)度及關(guān)聯(lián)序（表2），按照關(guān)聯(lián)度大小對(duì)臨夏州6個(gè)縣市進(jìn)行排序：東鄉(xiāng)>和政>廣河>康樂>臨夏市>永靖，關(guān)聯(lián)度越大，災(zāi)情越嚴(yán)重。

各縣市灰色關(guān)聯(lián)度分類根據(jù)臨夏州各縣市雹災(zāi)灰色關(guān)聯(lián)度大小，可分為以下3個(gè)大區(qū)：①特重雹災(zāi)區(qū)（1.0～1.6），包括東鄉(xiāng)、廣河和和政縣；②重雹災(zāi)區(qū)（0.7～1.0），包括康樂、臨夏市；③中雹災(zāi)區(qū)（0.4～0.7），包括永靖縣。受北部低渦型和緯向型天氣過程的影響降雹，雹云以雷暴云、MCS為主[11]。州內(nèi)各縣市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異較大，承載體單位面積的受災(zāi)成本也不同，所造成的經(jīng)濟(jì)損失差異較大。

6 結(jié)論

（1）臨夏州整個(gè)的降雹趨勢是明顯減弱的，20世紀(jì)70年代有個(gè)峰值，80年代次之，近27年（1987—2013年）逐漸降低。從年季圖上看，臨夏州各縣降雹的分散性很明顯，尤其2011—2013年體現(xiàn)的非常明確，全州6個(gè)站，4個(gè)站降雹，永靖、康樂2個(gè)站沒有。

（2）冰雹頻次具有明顯的季節(jié)變化特征，每年1—3月和10—12月未發(fā)生，4—9月均有降雹，其中5—7月是冰雹多發(fā)期。臨夏市最早降雹日期在3月24日（1968年），最遲降雹在9月6日（1988年）。各地降雹集中于5—9月，屬于春末到夏季型。

（3）用灰色關(guān)聯(lián)災(zāi)情評(píng)估模型，以縣為單位對(duì)臨夏州各縣市災(zāi)情排序分級(jí)，分為3個(gè)大類：①特重雹災(zāi)區(qū)（1.0～1.6），包括東鄉(xiāng)、廣河和和政縣，主要是受北部低渦型和緯向型天氣過程的影響降雹，雹云以雷暴云、MCS為主[11]；②重雹災(zāi)區(qū)（0.7～1.0），包括康樂、臨夏市；③中雹災(zāi)區(qū)（0.4～0.7），包括永靖縣。州內(nèi)各縣市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異較大，承載體單位面積的受災(zāi)成本也不同，所造成的經(jīng)濟(jì)損失差異較大。

（4）建議在雹災(zāi)多發(fā)的農(nóng)牧業(yè)重點(diǎn)縣市加強(qiáng)人工防雹系統(tǒng)，有效提高當(dāng)?shù)胤辣p災(zāi)能力，尤其是東鄉(xiāng)、廣河、和政、康樂雹災(zāi)一類和二類區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)防雹體系建設(shè)，減少雹災(zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)造成的損失，促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展。

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