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        1961—2017年遵義地區(qū)冰雹時(shí)空分布特征

        2018-08-24 01:44:08張?jiān)魄?/span>陳茜茜胡玉娟
        中低緯山地氣象 2018年4期
        關(guān)鍵詞:降雹冰雹日數(shù)

        張?jiān)魄?,?海,陳茜茜,胡玉娟

        (1.貴州省遵義市氣象局,貴州 遵義 563000;2.貴州省仁懷市氣象局,貴州 仁懷 564500;3.貴州省余慶縣氣象局,貴州 余慶 564400;4.貴州省綏陽(yáng)縣氣象局,貴州 綏陽(yáng) 563300)

        1 引言

        冰雹是重大災(zāi)害性天氣之一,也是遵義地區(qū)常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣,突發(fā)性強(qiáng),給農(nóng)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施等帶來(lái)了極大的危害,冰雹直徑越大,降雹持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),往往造成的災(zāi)害就越大。目前對(duì)冰雹的預(yù)報(bào)還有許多有待解決的難題,它的發(fā)生也時(shí)常伴隨其他災(zāi)害性天氣,如大風(fēng)、暴雨等。例如2016年5月6—7日,遵義市10縣(市、區(qū))59個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受暴雨和冰雹災(zāi)害,受災(zāi)人口66 338人,農(nóng)作物受災(zāi)面積3 697 hm2,2戶農(nóng)房倒塌,316戶農(nóng)房不同程度損壞,直接經(jīng)濟(jì)損失1 978萬(wàn)元,此外強(qiáng)對(duì)流天氣還造成桐梓縣楚米至松坎段鐵路塌方中斷,桐梓縣火車站滯留客人3 000余人。了解冰雹發(fā)生的時(shí)間分布、空間分布、大小分布及它與其他災(zāi)害性天氣之間的關(guān)系,有助于給災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供更多的參考和依據(jù)。高曉梅[1]等和劉曉璐[2]等人從冰雹直徑、冰雹持續(xù)時(shí)間、時(shí)空分布等方面詳細(xì)地分析了冰雹時(shí)空分布特征,清晰地展現(xiàn)了當(dāng)?shù)乇⒌母鞣N信息;肖蕾等[3]統(tǒng)計(jì)分析了1984—2011年遵義市的冰雹發(fā)生縣次,通過(guò)線性擬合顯示其年際變化呈現(xiàn)逐年增多的趨勢(shì);張蕾[4]等統(tǒng)計(jì)了1971—2004年遵義市各地的冰雹記錄,建立了較完整的冰雹資料庫(kù),通過(guò)對(duì)冰雹過(guò)程天氣系統(tǒng)的垂直分析,提出了預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。遵義地區(qū)各氣象站開(kāi)始地面觀測(cè)的時(shí)間不同,桐梓站和湄潭站開(kāi)始記錄于20世紀(jì)30—40年代,匯川站開(kāi)始記錄于2005年,其余11個(gè)氣象站開(kāi)始記錄于20世紀(jì)50年代,為了使分析數(shù)據(jù)既完整又具有代表性,需要各站在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)都在運(yùn)行地面觀測(cè)業(yè)務(wù),因此本文選取1961—2017年各站(除匯川站)的冰雹資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

        2 資料的分析與處理

        為了確保統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性,本文通過(guò)對(duì)比分析CIMISS數(shù)據(jù)環(huán)境、遵義地區(qū)13個(gè)氣象站(赤水、習(xí)水、桐梓、仁懷、遵義、播州、綏陽(yáng)、正安、道真、務(wù)川、湄潭、鳳岡、余慶,另外匯川站建站時(shí)間較晚,不納入統(tǒng)計(jì))月報(bào)表、遵義各縣(市、區(qū))縣志或氣象志、決策服務(wù)材料等途徑的冰雹、大風(fēng)和降水?dāng)?shù)據(jù),對(duì)其中的疑誤和缺測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷或剔除,收集了1961年1月1日—2017年12月31日遵義地區(qū)的冰雹、大風(fēng)和降水情況,利用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)分析。

        本文定義1 d內(nèi)在遵義市各縣(市、區(qū))出現(xiàn)1次或多次降雹現(xiàn)象為1個(gè)冰雹日,以北京時(shí)20時(shí)為日界。

        3 冰雹直徑和降雹持續(xù)時(shí)間特征

        3.1 冰雹直徑

        冰雹直徑<2 cm為小冰雹,直徑2 cm以上的為大冰雹[5]。根據(jù)1961—2017年記錄的169站次冰雹直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表1所示,冰雹直徑為0.2~0.5 cm發(fā)生的概率最大,大于4.0 cm的概率最小,冰雹直徑越大,發(fā)生的概率越小。據(jù)記載,1971年5月23日遵義站觀測(cè)到的冰雹直徑最大,最大冰雹直徑為7.5 cm,冰雹平均重量20 g。

        表1 遵義地區(qū)不同冰雹直徑的次數(shù)占總冰雹總數(shù)的百分比Tab.1 Percentage of the number of different hail diameter in total in the Zunyi area

        3.2 降雹持續(xù)時(shí)間

        由于夜間降雹時(shí)間的記錄較少,因此只對(duì)1961—2017年白天的降雹持續(xù)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,共計(jì)150個(gè)降雹日。如表2所示,遵義地區(qū)降雹持續(xù)時(shí)間為1~5 min的占比最大,16~20 min的占比最?。煌徽军c(diǎn)1日內(nèi)只有1次降雹的有130 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的86.67%,1日內(nèi)連續(xù)2次降雹的有19 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的12.67%,1日內(nèi)連續(xù)3次降雹的只有1 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的0.66%。

        表2 遵義地區(qū)不同降雹持續(xù)時(shí)間的次數(shù)占總冰雹總數(shù)的百分比Tab.2 Percentage of the number of different hail durations in total in the Zunyi area

        4 冰雹氣候特征

        4.1 冰雹日數(shù)的空間分布

        1961—2017年遵義地區(qū)13個(gè)氣象站共有降雹記錄291 d,年平均冰雹日數(shù)為5.1 d。由圖1可知,余慶冰雹總?cè)諗?shù)最多,為51 d,赤水、道真、務(wù)川降雹相對(duì)較少,冰雹總?cè)諗?shù)分別為10 d、13 d、20 d,其余縣(市、區(qū))冰雹總?cè)諗?shù)在29~45 d之間。

        圖1 1961—2017年遵義地區(qū)各站降雹日數(shù)分布圖Fig.1 Distribution map of hail days at stations in Zunyi area between 1961 and 2017

        從區(qū)域來(lái)看,遵義東部(湄潭、鳳岡、余慶)的降雹日數(shù)最多,平均日數(shù)為39.7 d,隨后依次是中部(桐梓、綏陽(yáng)、遵義城區(qū)、播州)38.5 d、西部(赤水、習(xí)水、仁懷)24 d、北部(務(wù)川、正安、道真)21 d。

        4.2 冰雹日數(shù)的時(shí)間分布

        由圖2a可見(jiàn),1961—2017年,除9月未出現(xiàn)降雹外,其余月份均出現(xiàn)過(guò)降雹,降雹主要集中在2—5月,其中4月冰雹日數(shù)最多,占冰雹總?cè)諗?shù)29.90%,3月占24.05%,5月占18.90%,2月占11.00%,其余月份占比較小。

        通過(guò)對(duì)2—5月的旬降雹日數(shù)分析發(fā)現(xiàn)(圖2b),2月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占2月冰雹總?cè)諗?shù)的12.50%、40.62%、46.88%,呈遞增趨勢(shì);3月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占3月冰雹總?cè)諗?shù)的22.86%、40.00%、37.14%;4月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占4月冰雹總?cè)諗?shù)的26.44%、39.08%、34.48%;5月上、中、下旬降雹日數(shù)分別占5月冰雹總?cè)諗?shù)的65.45%、20.00%、14.55%,呈遞減趨勢(shì);降雹概率大值區(qū)主要集中3月中旬—5月上旬,成波動(dòng)變化,其中5月上旬降雹日數(shù)最多,為36 d。

        4.3 冰雹日變化

        圖2 1961—2017年遵義地區(qū)每月冰雹日數(shù)的時(shí)間分布(a)和冰雹日數(shù)的旬分布(b)Fig.2 The monthly distribution of hail days in Zunyi (a) and the distribution of hail days in every ten-day( (b) between 1961 and 2017

        圖3a為1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的日分布,由圖可見(jiàn),降雹主要出現(xiàn)在夜間,降雹概率為58.01%,18—20時(shí)的降雹概率最大,為 17.22%,16—18時(shí)降雹概率為12.69%,14—16時(shí)為7.55%,12—14時(shí)與10—12時(shí)的降雹概率都為1.81%,08—10時(shí)降雹概率最小,為0.91%。

        在遵義地區(qū)291個(gè)降雹日中(圖3b),1 d內(nèi)僅1站出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)最多,為210 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的72.16%;1 d內(nèi)有2站的為54 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的18.56%;1 d內(nèi)有3站的為21 d,占冰雹總?cè)諗?shù)的7.22%;1 d內(nèi)有4或5站的都為3 d,分別占冰雹總?cè)諗?shù)的1.03%,1 d內(nèi)出現(xiàn)6站或6站以上的天數(shù)為0。綜上說(shuō)明遵義地區(qū)的冰雹天氣局地性較強(qiáng),出現(xiàn)大范圍降雹的可能性小。

        5 冰雹日數(shù)年際變化和年代際變化特征

        圖3 1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的日分布(a)和日冰雹出現(xiàn)站數(shù)的分布(b)Fig.3 Daily distribution of hail days in Zunyi (a) and distribution of daily appeared stations of hail (b) between 1961 and 2017

        圖4 1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)年變化(a)和1961—2010年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)年代際變化(b)Fig.4 Annual change of hail days in Zunyi from 1961 to 2017 (a) and interdecadal change of hail days in Zunyi from 1961 to 2010 (b)

        圖4a為1961—2017年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的年變化,可以看出年冰雹日數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。1963年冰雹日數(shù)最多,為14 d;2014年和2017年冰雹日數(shù)最少,為0 d。圖4b是1961—2010年遵義地區(qū)冰雹日數(shù)的年代際變化圖,以10 a為周期,可以看出10 a冰雹日數(shù)總和逐漸減少,1961—1970年最多,為80 d,2001—2010年最少,為32 d,減少了60%;1981—1990年和1991—2000年分別是48 d和47 d,基本持平。

        2011—2017年的冰雹日數(shù)總和為15 d,1998—2017年之間連續(xù)3 a冰雹日數(shù)總和最大值為14 d,最小值為3 d,而且圖4a顯示遵義地區(qū)冰雹日數(shù)總體呈下降趨勢(shì),因此可以預(yù)測(cè)2011—2020年冰雹日數(shù)總和要超過(guò)2001—2010年(32 d)的可能性很小,此10 a很可能跌破歷史極值。

        6 冰雹與降水量和大風(fēng)的關(guān)系

        6.1 冰雹與降水量的關(guān)系

        從1961—2017年遵義地區(qū)405站次的降雹分析可得,降雹點(diǎn)降小雨的概率為42.96%,降中雨的概率為25.19%,降大雨的概率為21.73%,降暴雨的概率為9.14%,降大暴雨的概率為0.98%。通過(guò)對(duì)同一地點(diǎn)的冰雹直徑和降水量進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn),相關(guān)系數(shù)為0.356,呈弱的正相關(guān),通過(guò)了0.01水平的顯著性檢驗(yàn),說(shuō)明總體來(lái)看,冰雹直徑越大,同一地點(diǎn)的降雨量則可能越大,反之亦然。

        6.2 冰雹與大風(fēng)的關(guān)系

        1961—2017年遵義地區(qū)大風(fēng)日數(shù)共計(jì)582 d,大風(fēng)站點(diǎn)共計(jì)858站次,冰雹日數(shù)共計(jì)291 d,冰雹站點(diǎn)共計(jì)408站次。同一天內(nèi)降雹點(diǎn)出現(xiàn)大風(fēng)的共計(jì)65站次,占大風(fēng)總站數(shù)的7.58%,占冰雹總站數(shù)的15.93%;遵義地區(qū)同一天內(nèi)既出現(xiàn)降雹又出現(xiàn)大風(fēng)的共計(jì)216 d,占大風(fēng)總?cè)諗?shù)的37.11%,占冰雹總?cè)諗?shù)的74.23%,其中大風(fēng)站數(shù)為1站占比最大,為78.10%,其次為2站10.65%(表3)。

        表3 遵義地區(qū)不同的大風(fēng)站數(shù)的出現(xiàn)日數(shù)(冰雹大風(fēng)同一天出現(xiàn))占總冰雹日數(shù)的百分比Tab.3 The number of days that different number of gale stations as a percentage of total hail days in Zunyi(Hail and gale appeared on the same day)

        7 小結(jié)與討論

        以下結(jié)論均來(lái)自1961—2017年之間的氣象站數(shù)據(jù)分析:

        ① 遵義地區(qū)降雹以小冰雹為主,占90.54%,發(fā)生大冰雹的概率較小,占9.46%;降雹持續(xù)時(shí)間以短時(shí)降雹為主,20 min以上的降雹僅占6.67%;同一站點(diǎn)1 d內(nèi)只有1次降雹的占比最大,達(dá)到86.67%。

        ② 從單站來(lái)看,余慶降雹日數(shù)最多,赤水降雹日數(shù)最少;從區(qū)域來(lái)看,遵義東部降雹日數(shù)最多,隨后依次是中部、西部和北部。

        ③ 遵義地區(qū)除9月外,其余月份均出現(xiàn)過(guò)降雹,降雹主要在2—5月,其中4月最多。2月上、中、下旬的降雹日數(shù)呈遞增趨勢(shì),5月上、中、下旬呈遞減趨勢(shì),降雹概率大值區(qū)主要集中在3月中旬—5月上旬,成波動(dòng)變化,其中5月上旬降雹日數(shù)最多。

        ④ 遵義地區(qū)降雹主要出現(xiàn)在夜間,白天降雹主要出現(xiàn)在14—20時(shí)之間,其中18—20時(shí)的降雹概率最大,08—14時(shí)的降雹概率最小。1 d內(nèi)僅1站出現(xiàn)冰雹天氣的日數(shù)最多,達(dá)到72.16%,局地性強(qiáng),出現(xiàn)大范圍降雹的可能性小。

        ⑤ 冰雹日數(shù)的年際變化和年代際變化總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),2011—2020年冰雹日數(shù)總和很有可能跌破歷史極值。

        ⑥ 降雹點(diǎn)降小雨的概率最大,降大暴雨的概率最小,冰雹直徑和降雨量之間呈弱的正相關(guān),冰雹直徑越大,同一地點(diǎn)的降雨量則可能越大。降雹點(diǎn)出現(xiàn)大風(fēng)的可能性較小,但是整個(gè)遵義地區(qū)在同一天內(nèi)既出現(xiàn)降雹又出現(xiàn)大風(fēng)的概率高達(dá)74.23%,因此在預(yù)報(bào)預(yù)警冰雹時(shí),大風(fēng)也要重點(diǎn)關(guān)注。

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