克拉瑪依市雷暴氣候特征及氣候相關氣象因子分析

摘要：隨著克拉瑪依地區(qū)城鎮(zhèn)化的迅速建設，以及經濟的飛速發(fā)展，雷暴氣候給克拉瑪依地區(qū)高層建筑物以及各種敏感的通訊設備均構成了一定的威脅。本文利用克拉瑪依市1961-2014年雷暴日、降水量、氣溫觀測數(shù)據(jù)，研究了克拉瑪依市雷暴活動變化情況，雷暴活動與降水量、氣溫之間的相關性關系以及閃電活動變化情況。研究表明：（1）克拉瑪依市年雷暴日數(shù)的頻次上存在一定的差異性，克拉瑪依市年雷暴日數(shù)在25-30天，出現(xiàn)的頻次最高，年雷暴日活動以0.2709的速率減少，年雷暴日持續(xù)期以0.5324的速率減少；（2）年降水量以0.6887的速率增多，降水量與雷暴日數(shù)之間存在高度的負相關性的關系，年平均氣溫以0.0184的速率增溫，年平均氣溫與雷暴日數(shù)之間存在中度的負相關性的關系。

關鍵詞：克拉瑪依；雷暴活動；年變化；降水；氣溫

Karamay City thunderstorm climatic characteristics and climate related meteorological factor analysis

Abstract With the rapid construction of Karamay's urbanization and the rapid economic development，the thunderstorms posed a threat to high-rise buildings in the Karamay area and various sensitive communications equipment. In this paper，the thunderstorm activity in Karamay City，the correlation between thunderstorm activity and precipitation，temperature and the change of lightning activity were studied by using thunderstorm days，precipitation and temperature observation data in Karamay City from 1961 to 2014. The results show that：（1）There are some differences in the frequency of thunderstorm days in Karamay City. The number of thunderstorm days in Karamay City is 25-30 days，the highest frequency occurs，and the annual thunderstorm activity decreases at the rate of 0.2709，（2）The annual precipitation increased at a rate of 0.6887，and there was a high negative correlation between the precipitation and the number of thunderstorm days. The annual average temperature increased at a rate of 0.0184，and the annual mean temperature and thunderstorm there is a moderate negative correlation between days.

Keywords：Karamay；thunderstorm activity；Changes；precipitation；temperature

1引言

隨著克拉瑪依地區(qū)城鎮(zhèn)化的迅速建設，以及經濟的飛速發(fā)展，雷暴氣候給克拉瑪依地區(qū)高層建筑物以及各種敏感的通訊設備均構成了一定的威脅。大自然的這種超強放電現(xiàn)象，不僅能引起人類和動物的傷亡，還會引起森林火災，以及電力，通訊設備造成信息傳輸中斷等重要災情[1]。

目前國內外很多學者對閃電的形成機理以及區(qū)域性閃電活動時空分布特征進行了研究。保爾汗江·買買提等[2]根據(jù)氣象部門提供的新疆地區(qū)近9年的雷災統(tǒng)計資料，對新疆地區(qū)雷電災情空間分布情況進行了分析。馬旭等[3]對新疆地區(qū)雷暴活動天氣過程進行了研究，對雷暴發(fā)生過程進行了天氣形勢分類。包斌等[4]利用新疆近39年的雷暴活動統(tǒng)計資料，主要研究了新疆地區(qū)，雷暴活動的空間分布特征。王繼新等[5]利用卡拉瑪依地區(qū)近30年的雷暴活動統(tǒng)計資料，主要研究了該地區(qū)雷暴日變化情況以及閃電頻次日、季節(jié)等變化情況，主要得出了，該地區(qū)的雷暴日數(shù)以及閃電頻次均呈遞減的變化趨勢。Sheridan等[6]利用美國閃電定位以及降水實測數(shù)據(jù)，研究了地閃活動與降水強度之間的關系，研究表明兩者之間的相關性系數(shù)隨著地域的不同而改變。J.Montanya等[7]利用實測地面大氣電場數(shù)據(jù)以及電場儀周圍氣溫、濕度等氣候因子，主要采用了主成分分析多元統(tǒng)計算法，建立了雷暴預測模型。

本文主要利用雷暴日觀測數(shù)據(jù)、降水量、氣溫資料，研究了克拉瑪依市雷暴活動變化情況，雷暴活動與降水量、氣溫之間的相關性關系以及閃電活動變化情況，旨在對克拉瑪依市雷暴活動規(guī)律進行深入的探討，研究所得結論能夠為克拉瑪依市雷災風險評估、防雷減災工作都能提供一些參考依據(jù)。

2雷暴日變化情況

2.1雷暴日頻次變化

在本文中，對克拉瑪依市1961-2014年在不同雷暴日數(shù)變化情況下的頻次進行了統(tǒng)計，主要用來研究該地區(qū)雷暴日頻次的波動趨勢。圖1為年雷暴日頻數(shù)統(tǒng)計結果，圖中顯示出，在該地區(qū)的年雷暴日數(shù)的頻次上存在一定的差異性，克拉瑪依市年雷暴日數(shù)在25-30天，出現(xiàn)的頻次最高，為18次。其次是年雷暴日數(shù)在15-20天的頻次也相對較高，統(tǒng)計出的頻次為11次。而該地區(qū)年雷暴日數(shù)在35-40天、30-35天統(tǒng)計出的頻次相一致，均為7次，且該地區(qū)年雷暴日數(shù)在50-55天、45-50天以及10-15天統(tǒng)計出的頻次也一致，均為1次，頻次相對較少。

2.2雷暴日年際變化

本文利用克拉瑪依市多年的雷暴日統(tǒng)計資料，統(tǒng)計出了每年的雷暴日，來研究該地區(qū)的雷暴日數(shù)年際變化情況。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，該地區(qū)多年平均雷暴日數(shù)為39天，可以看出該雷暴活動較多。圖2為克拉瑪依市多年雷暴日數(shù)變化趨勢以及曲線擬合結果，圖中顯示出，該地區(qū)逐年的雷暴日數(shù)波動較大，具有一定的年際變化差異性。根據(jù)一元回歸方程顯示出，方程的斜率為-0.2709，且小于0，這說明了克拉瑪依市的年雷暴日活動以0.2709的速率減少。根據(jù)二元曲線擬合曲線顯示出，該二元曲線在變化過程中，存在一個谷值，在1995年之前，克拉瑪依市年雷暴日呈減少的變化趨勢，而在1995年之后雷暴日數(shù)又開始增加。

2.3雷暴日持續(xù)期變化

雷暴日數(shù)持續(xù)期表示，在一年內觀測到的第一個雷暴活動開始，一直到一年內最后一次發(fā)生雷暴活動的時間，在此過程中所統(tǒng)計出的時間，稱為雷暴日數(shù)持續(xù)期。

根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，該地區(qū)雷暴日活動平均持續(xù)期為218天，可以看出雷暴活動持續(xù)時間較長。圖3為克拉瑪依市多年雷暴日數(shù)持續(xù)期變化趨勢以及曲線擬合結果，圖中顯示出，該地區(qū)逐年的雷暴日數(shù)持續(xù)期波動較大，具有一定的年際變化差異性。根據(jù)一元回歸方程顯示出，方程的斜率為-0.5324，且小于0，這說明了克拉瑪依市的年雷暴日持續(xù)期以0.5324的速率減少。根據(jù)二元曲線擬合曲線顯示出，該二元曲線在變化過程中，存在一個谷值，在1995年之前，克拉瑪依市年雷暴日持續(xù)期呈減少的變化趨勢，而在1995年之后雷暴日數(shù)持續(xù)期又開始增加。

3雷暴日與氣象因子關系

一般在降水過程中通常有閃電的發(fā)生，降水與閃電活動均與微物理過程相關，有學者研究得出，降水與雷電活動之間存在著一定的關系，在閃電活動較為頻繁的區(qū)域，往往降水量也較大[8-9]。Tapia等[10]利用雷暴日、降水、氣溫資料，研究了三個氣象要素之間的相關性，得出了兩者之間存在的相關性關系，且在時間和空間上均具有較好的對應關系。

3.1雷暴日與降水量關系

雷暴活動產生于對流系統(tǒng)中，且雷暴常常伴隨著降水天氣，圖4為克拉瑪依市年降水量變化規(guī)律以及曲線擬合結果，圖中顯示出，該地區(qū)逐年的降水量波動較大，具有一定的年際變化差異性。根據(jù)一元回歸方程顯示出，方程的斜率為0.6887，且大于0，這說明了克拉瑪依市的年降水量以0.6887的速率增多。根據(jù)二元曲線擬合曲線顯示出，該二元曲線在變化過程中，存在一個峰值，在2005年之前，克拉瑪依市年降水量呈增多的變化趨勢，而在2005年之后該地區(qū)年降水量沒有顯著的增多或者減少的變化趨勢。

本文計算出了克拉瑪依市多年降水量、雷暴日數(shù)之間的相關性系數(shù)為-0.6214，這說明了該地區(qū)降水量與雷暴日數(shù)之間存在高度的負相關性的關系。

3.2雷暴日與氣溫關系

圖5為克拉瑪依市年平均氣溫變化規(guī)律以及曲線擬合結果，圖中顯示出，該地區(qū)逐年的平均氣溫波動較大，具有一定的年際變化差異性。根據(jù)一元回歸方程顯示出，方程的斜率為0.0184，且大于0，這說明了克拉瑪依市的年平均氣溫以0.0184的速率增溫。根據(jù)二元曲線擬合曲線顯示出，該二元曲線在變化過程中，存在一個谷值，在1975年之前，克拉瑪依市年平均氣溫呈降溫的變化趨勢，而在1975年之后該地區(qū)年平均氣溫呈增溫的變化趨勢。

本文計算出了克拉瑪依市多年平均氣溫、雷暴日數(shù)之間的相關性系數(shù)為-0.5233，這說明了該地區(qū)年平均氣溫與雷暴日數(shù)之間存在中度的負相關性的關系。

4結論

本文主要利用克拉瑪依市1961-2014年雷暴日觀測數(shù)據(jù)、降水量、氣溫資料，研究了克拉瑪依市雷暴活動變化情況，雷暴活動與降水量、氣溫之間的相關性關系以及閃電活動變化情況。主要得出了以下結論：

（1）克拉瑪依市年雷暴日數(shù)的頻次上存在一定的差異性，克拉瑪依市年雷暴日數(shù)在25-30天，出現(xiàn)的頻次最高，為18次。其次是年雷暴日數(shù)在15-20天的頻次也相對較高，統(tǒng)計出的頻次為11次?？死斠朗械哪昀妆┤栈顒右?.2709的速率減少

（2）克拉瑪依市逐年的雷暴日數(shù)持續(xù)期波動較大，具有一定的年際變化差異性，年雷暴日持續(xù)期以0.5324的速率減少，在1995年之前，年雷暴日持續(xù)期呈減少的變化趨勢，而在1995年之后雷暴日數(shù)持續(xù)期又開始增加。

（3）克拉瑪依市逐年的降水量波動較大，具有一定的年際變化差異性，年降水量以0.6887的速率增多，在2005年之前，克拉瑪依市年降水量呈增多的變化趨勢，而在2005年之后該地區(qū)年降水量沒有顯著的增多或者減少的變化趨勢，降水量與雷暴日數(shù)之間存在高度的負相關性的關系。年平均氣溫以0.0184的速率增溫，在1975年之前，克拉瑪依市年平均氣溫呈降溫的變化趨勢，而在1975年之后該地區(qū)年平均氣溫呈增溫的變化趨勢，年平均氣溫與雷暴日數(shù)之間存在中度的負相關性的關系。

參考文獻

[1] 許小峰.雷電災害與監(jiān)測預報[J].氣象，2004，30（12）：17-21.

[2] 保爾汗江·買買提. 2000-2009年新疆雷電災情分析[J]. 干旱區(qū)研究，2011，28（2）：301-305.

[3] 馬旭，馬德榮. 新疆雷暴天氣過程分型[J]. 沙漠與綠洲氣象，2002，25（1）：8-9.

[4] 包斌，張巎，王旭，等. 新疆雷暴的統(tǒng)計特征[J]. 沙漠與綠洲氣象，2001，24（6）：13-15.

[5] 王繼新，余小玲. 克拉瑪依1971—2008年雷暴、閃電氣候特征分析[J]. 沙漠與綠洲氣象，2010，4（1）：41-43.

[6] Sheridan S C，Griffiths J F.Orville R E. Warm season cloud -to-ground lightning-precipitation relationships in the South Central Umted States. Wea Forecasting，1997，12（2）：449 458.

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[8] 馮桂力. 強對流天氣的閃電特征及其與動力過程和降水結構關系的研究[D]. 中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，2008.

[9] 劉冰，郭鳳霞，龔嘉鏘等. 中低層風速對雷暴云閃電和降水的影響[C].S13 第十屆防雷減災論壇——雷電災害與風險評估. 2012.

[10] Tapia A，Smith J A，Dixon M. 1998，Estimation of convective rain fall from lightning observation. J Appl Meteor，37：1497-1509.

作者簡介：彭志潮（1993-）男，漢族，新疆省昌吉州木壘縣人，本科學歷，助理工程師，從事天氣觀測工作。

（作者單位：新疆和靜縣巴音布魯克氣象站）