通遼氣象站雷暴與降水關系分析

徐 磊

(通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

雷暴是局地強對流天氣，常伴隨雷擊、閃電、強風、強降水、冰雹等災害性天氣出現(xiàn)，其強大電流在短時間內(nèi)釋放，具有突發(fā)性強、歷時短和破壞性強的特點[1]。雷暴出現(xiàn)時，瞬時風向突變風速突增、冰雹降水驟降，人們通常會在樹下、屋檐下避雨，而這些地方容易受到雷擊，進而增加了雷災的可能性。雷暴不僅容易造成人員傷亡，而且還可能給一些大型企業(yè)的主要設備造成重大損害，以及給通信電子設備等帶來嚴重損失，因此雷暴預警預報逐漸被提到日程上來。有學者研究發(fā)現(xiàn)，可用閃電資料對洪澇進行預報；中尺度對流系統(tǒng)中的閃電資料可用來確定對流過程及其發(fā)展趨勢和強度，閃電資料可用來預報對流活動的發(fā)生和發(fā)展[2]。內(nèi)蒙古通遼市，屬于中緯度、半干旱大陸季風性氣候。通遼國家基本氣象站(以下簡稱通遼氣象站)年平均雷暴日數(shù)為27.3 d，屬中雷區(qū)[3]，雷災損失嚴重。為有效預報雷暴，筆者就通遼氣象站近53年雷暴、降雨資料進行統(tǒng)計，分析二者之間的變化關系，為通遼市防雷減災提供參考，期待能夠有效協(xié)助雷電預警工作的開展。

1 數(shù)據(jù)來源及方法

選取通遼氣象站1961年—2013年逐日雷暴、降水觀測資料，采用數(shù)理統(tǒng)計分析、線性趨勢分析方法[4]對通遼氣象站雷暴、降雨以及兩者相互交錯出現(xiàn)的概率變化趨勢進行統(tǒng)計分析。

2 雷暴與降雨相關性分析

統(tǒng)計資料顯示，近53年來通遼氣象站雷暴日與降雨日逐年分布不均，起伏波動變化明顯。20世紀60年代—70年代變化相對較為平穩(wěn)，歷年雷暴日和降雨日最低值出現(xiàn)在20世紀80年代初期，而后又迅速上升，20世紀90年代變化較為緩慢，21世紀以后，降雨日和雷暴日先小幅回落后迅速上升，而在2008年以后兩者變化不一致，雷暴日開始平穩(wěn)下降，降雨日迅速上升。總的來看，兩者均呈現(xiàn)出緩慢的下降趨勢，只是雷暴日下降趨勢更為明顯。兩者年變化呈正相關，相關系數(shù)為0.43。月雷暴日和降雨日的變化趨勢較為一致，兩者變化呈現(xiàn)單峰型走勢，都在7月出現(xiàn)了最高值，歷年月總降水日數(shù)為647 d，月總雷暴日為414 d，即從每年4月開始逐月上升，到7月達到最高峰，之后迅速下降，持續(xù)到10月。歷年從11月—翌年3月均無雷暴出現(xiàn)，僅在1979年11月出現(xiàn)過一次雷暴。分析表明通遼氣象站雷暴日與降雨日兩者相關性較好，尤其是5月—9月兩者的相關性達到了0.97，兩者分布變化基本上是一致的。

3 雷暴與降雨關系變化特征

3.1 年變化

圖1顯示，通遼氣象站近53年雷雨日和雨雷日概率年變化波動變化大，有雷暴時出現(xiàn)降雨的概率年變化趨勢不明顯，而下雨時出現(xiàn)雷暴的概率年變化呈緩慢下降趨勢。歷年來，雷雨日概率主要集中在73%～86%之間，多年平均值為79%；最大值出現(xiàn)在1990年為92.33%，全年中絕大多數(shù)有雷暴時都會有降雨產(chǎn)生；最小值出現(xiàn)在1982年為58.33%。20世紀60年代，雷暴日出現(xiàn)降雨的概率較大，基本上都在平均值以上緩慢波動變化，而后起伏波動變化明顯，出現(xiàn)了兩個階段的“先降后升”趨勢特征，2007年以后迅速上升。可以看出，歷年來通遼氣象站有雷暴出現(xiàn)時伴隨降雨的概率很大，尤其是2007年以后更為明顯。

由于熱力及動力條件不同，降水中可能產(chǎn)生雷暴或不產(chǎn)生雷暴有雷。降雨時，人們?yōu)榱吮苡甓雎粤吮焕讚舻目赡埽M而引發(fā)了不少雷災，分析降水中有雷和無雷對氣象服務和預報業(yè)務都十分重要。統(tǒng)計資料顯示，通遼氣象站降雨時出現(xiàn)雷日的概率更多地集中在21%～38%范圍內(nèi)，多年平均值為32%，53年中有29年大于平均值，以20世紀60年代—80年代居多。歷年雨雷日概率最高的出現(xiàn)在1965年為47.06%，其次出現(xiàn)在2003年為44%；雨雷日概率最低為出現(xiàn)在2010年為15.29%，其次出現(xiàn)在1982年為17%。可見有降雨時出現(xiàn)雷暴的概率相對較小，且年際間波動變化較大，分布不均，特別是2010年以后雨雷日概率下降明顯。

圖1 通遼氣象站1961年—2013年雷雨日概率年變化

3.2 季變化

通遼氣象站的雷暴日和降雨日呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性(見表1)。從通遼氣象站近53年雷暴日與降雨日季節(jié)分布情況來看，由于大氣環(huán)流作用，致使雷暴和降雨在夏季活動最為頻繁，夏季出現(xiàn)雷暴最多，占75%；春季占12.5%，秋季占12.1%，相對較少；冬季很少發(fā)生雷暴，因為這個時候溫度低、氣候干燥，不利于對流活動的發(fā)生發(fā)展，一般降水也比較弱，要達到雷暴產(chǎn)生的不穩(wěn)定層結、水汽條件和抬升力條件就更困難[3]。夏季由于太陽輻射，地面增溫快，只要高空有冷空氣，冷暖空氣結合，便于形成對流，一旦有一定的水汽條件，就很容易產(chǎn)生雷暴，而且以雷陣雨居多。歷年夏季降雨占的比例最大，為全年的56%，其次是春季，占全年的1/4，秋季比例不到1/5，而冬季出現(xiàn)降雨時最少，為15%。

從雷雨日的概率來看，春、夏、秋季有雷暴時產(chǎn)生降雨的概率都很大，且都很接近，只是夏季雷雨日概率卻較低為78.4%，為3個季節(jié)中最小的，最大的出現(xiàn)在春季為82.08%。雨雷日概率具有明顯的季節(jié)分布特點，夏季雨雷日概率最多，為48.93%。夏季溫度高，太陽輻射強，致使地面溫度達到50 ℃～60 ℃，遇冷空氣就很容易形成對流亂流，為雷暴形成創(chuàng)造有利條件，加上受副熱帶高壓因素的影響及海陸熱力溫差明顯，造成夏季雷暴活動頻繁，可見夏季雨雷日概率相比其他季節(jié)明顯高出很多；秋季次之，為25.09%，春季最少，為18.44%。

表1 通遼科爾沁區(qū)1961年—2013年雷暴日與降雨日季節(jié)分布

3.3 月變化

從通遼氣象站1961年—2013年5月—9月雷雨日和雨雷日概率分布圖上(見圖2)，可以看出兩者的月變化差異明顯，基本上呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。雨雷日呈現(xiàn)出單峰型，4月份雷雨日概率最低，僅為6%，接著開始逐月上升，到6月份雨雷日概率卻達到了最高峰，為55%，之后開始逐月下降直到10月份，為12%，僅次于4月份。而雷雨日從4月份開始逐月緩慢下降，到6月份下降到全年最低，為76%，對應雨雷日概率是全年最高的，7月—9月雷雨日概率基本上持平，為78%，之后又上升到10月份，全年最高為93%。雨雷日在4月、5月和10月概率較低，而雷雨日概率卻相對較高。究其原因，降雨時的條件還不滿足雷暴的形成，不利于產(chǎn)生雷暴，而雷暴形成時，表明大氣處于不穩(wěn)定層結，水汽抬升條件已經(jīng)具備降水產(chǎn)生。

圖2 通遼氣象站1961年—2013年5月—9月雷雨日與雨雷日概率分布

總體來說，通遼氣象站雷暴和降雨有較好的相關性，近53年來雷雨日的概率相對較大，集中在73%～86%之間，2008年后上升趨勢明顯，夏季二者之間的關系更為緊密，可為降雨指標預報雷暴提供參考。出現(xiàn)雷暴時將近80%都會產(chǎn)生降雨，而出現(xiàn)降雨時產(chǎn)生雷暴的概率卻相對較低。原因是產(chǎn)生雷暴時，一般大氣環(huán)流、水汽比較充足，對流亂流都很強烈，空氣容易達到飽和，也容易產(chǎn)生降雨，而一般普通的降雨多數(shù)情況下不利于產(chǎn)生雷暴，所以雷暴與強降水有很好的對應關系，而與一般性的降雨對應關系相對較差，這與張義軍[5]等的結論較為一致。

4 結束語

①通遼氣象站雷暴日與降雨日各年分布不均，波動變化明顯。近53年月雷暴日和降雨日概率變化趨勢較為一致，7月達到峰值。兩者呈正相關，相關系數(shù)為0.43；5月—9月，相關性達到0.97，相關性好。②通遼氣象站雷雨日和雨雷日概率的年變化波動起伏變化明顯，雷暴日出現(xiàn)降雨的概率沒有明顯的變化趨勢，而下雨時出現(xiàn)雷暴的概率呈緩慢下降趨勢。歷年來通遼氣象站出現(xiàn)雷暴時伴隨降雨的概率很高，主要集中在73%～86%之間，而2010年以后上升趨勢尤為明顯。③雷暴主要集中分布在夏季。雷雨日概率各季節(jié)差別不明顯，雨雷日概率季節(jié)差別則較為明顯，以夏季最高，為48.93%。各月雷雨日與雨雷日概率分布差異明顯，兩者月變化趨勢基本相反。