褚榮浩， 李 萌， 姚葉青， 侍永樂， 楊 彬， 王傳輝， 張永紅， 慕建利

(1.安徽省公共氣象服務(wù)中心，合肥 230031； 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036；3.渭南市氣象局，陜西 渭南 710014； 4.中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京 100081)

引 言

雷暴(Thunderstorms)是一種發(fā)生于熱帶和溫帶地區(qū)的局地性強(qiáng)對(duì)流天氣，是一種會(huì)帶來天氣劇烈變化的氣象災(zāi)害。雷暴發(fā)生時(shí)可能伴有雷擊、閃電、強(qiáng)風(fēng)、顯著降水等天氣現(xiàn)象。雷暴通常發(fā)生于春季和夏季，如夏季午后。雷暴在特定條件下可聚合發(fā)展成中尺度對(duì)流系統(tǒng)，其中干雷暴可通過云地間放電造成火災(zāi)，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大危害[1]。此外，雷暴的發(fā)生也對(duì)農(nóng)林、交通、通訊、航空航天、地面建筑物等國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的諸多方面產(chǎn)生極大的影響[2]。

目前，關(guān)于雷暴的研究已有很多，包括中國(guó)[2]、華南地區(qū)[3]、安徽[4]、廣東[5]、新疆[6]、青藏高原[7]、湖南[8]、內(nèi)蒙古[9]、河南[10]和機(jī)場(chǎng)[11]等地區(qū)，其中涉及的研究方向主要包括雷暴時(shí)空分布特征、周期變化特征、氣候特征和影響因素等。然而，針對(duì)華山、黃山等山岳型地區(qū)雷暴變化特征及其規(guī)律分析的研究仍相對(duì)偏少。在前人的研究中，王凱等[12]利用閃電定位系統(tǒng)資料，對(duì)皖南山區(qū)地閃發(fā)生頻次、強(qiáng)度、時(shí)間及空間等分布特征進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)皖南山區(qū)地閃密度要高于全省平均值。尹恒等[13]對(duì)武當(dāng)山風(fēng)景區(qū)雷暴氣候特征進(jìn)行分析，指出該地區(qū)雷暴地域分布南部的多于北部的，高山的多于低山的，潮濕地區(qū)的多于干燥地區(qū)的。王學(xué)良等[14]探究了湖北省山區(qū)與平原雷電分布特征，發(fā)現(xiàn)山區(qū)地閃密度略高于平原的。此外，現(xiàn)有研究只簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)分析了雷暴發(fā)生的方位特征，而針對(duì)其轉(zhuǎn)變特性的研究仍未展開。旅游景區(qū)尤其是山岳型地區(qū)的雷電防護(hù)近年來備受關(guān)注，旅游旺季正值雷暴多發(fā)期，其對(duì)景區(qū)內(nèi)索道的安全運(yùn)行也產(chǎn)生重要影響。因此，全面掌握華山、黃山等山岳型地區(qū)雷暴氣候特點(diǎn)，對(duì)于開發(fā)完善當(dāng)?shù)芈糜钨Y源、科學(xué)運(yùn)營(yíng)管理、減少災(zāi)害損失具有重要意義[13，15]。

本研究以華山和黃山兩個(gè)典型山岳型地區(qū)為例，精細(xì)化地探討了華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴逐年、逐月發(fā)生日數(shù)的變化特征，逐時(shí)雷暴發(fā)生次數(shù)、持續(xù)時(shí)間和發(fā)生方位次數(shù)及其轉(zhuǎn)變特征，并對(duì)其發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了初步探討，以期填補(bǔ)該方面的研究空白，同時(shí)為山岳型地區(qū)雷暴的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、預(yù)報(bào)、防雷減災(zāi)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本研究以山岳型地區(qū)華山和黃山及其周邊為研究區(qū)域。其中，華山位于陜西省渭南市華陰市境內(nèi)，為五岳之一，南接秦嶺，北瞰黃渭，國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)，地處109°57′-110°05′E、34°25′-34°00′N，東西長(zhǎng)15 km，南北寬10 km，總面積約148 km2，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。華山氣象站，始建于1952年，位于華山西峰，海拔2064.9 m，陜西省唯一的高山氣象站。黃山位于安徽南部黃山市境內(nèi)，屬于世界文化與自然雙重遺產(chǎn)，世界地質(zhì)公園，國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)，地處118°01′-118°17′E、30°01′-30°18′N,南北長(zhǎng)約40 km，東西寬約30 km，總面積約161 km2，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。黃山氣象站，始建于1955年，位于黃山光明頂，海拔1840.4 m，是華東地區(qū)海拔最高的氣象站。

本研究所采用的雷暴數(shù)據(jù)分別來源于陜西省氣象信息中心和安徽省氣象信息共享平臺(tái)，包括華山和黃山及其周邊常規(guī)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的逐日雷暴觀測(cè)資料，觀測(cè)資料包括逐日雷暴發(fā)生的開始和結(jié)束時(shí)間，以及雷暴發(fā)生及其轉(zhuǎn)變的方位。具體氣象站點(diǎn)的雷暴數(shù)據(jù)信息如圖1和表1所示。2015年1月1日至2019年9月30日華山和黃山及周邊閃電定位資料來源于陜西省和安徽省ADTD閃電定位系統(tǒng)。

圖1 華山(a)和黃山(b)周邊站點(diǎn)地形和地理位置信息

表1 華山和黃山周邊常規(guī)氣象觀測(cè)站點(diǎn)概況和雷暴資料信息

1.2 研究方法

本研究采用一元線性回歸方程計(jì)算各站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)的變化趨勢(shì)；采用Mann-Kendall突變點(diǎn)檢驗(yàn)，對(duì)雷暴日數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)[14]；此外，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)雷暴變化特征及其規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 華山和黃山周邊站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)變化特征

統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)顯示，華山周邊站點(diǎn)年平均雷暴日數(shù)以華山的最多，達(dá)24.8天，其中年最多雷暴日數(shù)為49天，年最少雷暴日數(shù)為8天；華山周邊年平均雷暴日數(shù)以渭南的最少，為12天，其中年最多雷暴日數(shù)為21天，最少雷暴日數(shù)為5天；華山周邊5站點(diǎn)總體年均雷暴日數(shù)由大到小依次為華山的>潼關(guān)的>華陰的>華州的>渭南的。黃山周邊站點(diǎn)年平均雷暴日數(shù)以屯溪的最多，達(dá)54.8天，其中年最多和年最少雷暴日數(shù)分別為84天和28天；黃山周邊站點(diǎn)年平均雷暴日數(shù)以無為的最少，為29.4天，其年最多和年最少雷暴日數(shù)分別為52天和11天；黃山周邊站點(diǎn)年均雷暴日數(shù)由大到小依次為屯溪的>黟縣的>黃山的>銅陵的>蕪湖縣的>無為的。總體而言，黃山周邊站點(diǎn)年均雷暴日數(shù)均明顯多于華山周邊站點(diǎn)年均雷暴日數(shù)。該現(xiàn)象可能與緯度因素有關(guān)，由于南方的熱力及不穩(wěn)定能量明顯大于北方的，致使雷暴呈現(xiàn)南多北少的分布特征。結(jié)合圖1，華山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出由華山向東西兩側(cè)遞減的趨勢(shì)，黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出山區(qū)的多、平原的少、南部較多的變化趨勢(shì)。上述結(jié)論與程向陽[4]、王婷波[16]等的研究結(jié)果基本一致，即由于地形的抬升作用，垂直上升氣流的速度增加，從而促進(jìn)對(duì)流云發(fā)展，并易于形成不穩(wěn)定層結(jié)，從而產(chǎn)生雷暴。

表2 華山和黃山周邊氣象站點(diǎn)雷暴日數(shù) 天

華山周邊5站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)變化趨勢(shì)及其M-K檢驗(yàn)如圖2所示。從圖2中可以看出，華山周邊5站點(diǎn)雷暴日數(shù)在對(duì)應(yīng)年份內(nèi)均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，減少速率絕對(duì)值由大到小依次為潼關(guān)的(-0.31天/a)>華山的(-0.25天/a)>渭南的(-0.20天/a)>華陰的(-0.14天/a)>華州的(-0.14天/a)，且上述5站點(diǎn)雷暴日數(shù)在2000年之后減少速率均明顯加快。各站點(diǎn)雷暴日數(shù)的UF統(tǒng)計(jì)量和UB統(tǒng)計(jì)量的交點(diǎn)(突變點(diǎn))大致位于2003年、2009年、2000年、2003年和2008年左右。蔡新玲[17]和李亞麗[18]等研究表明，陜西省雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)出南北部多、關(guān)中平原少的分布特征，這也與本文的研究結(jié)果基本一致。

黃山周邊6站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)變化趨勢(shì)及其M-K檢驗(yàn)如圖3所示。從圖3中可以看出，黃山周邊6站點(diǎn)雷暴日數(shù)除蕪湖縣的(-0.05天/a)呈略微減少趨勢(shì)外，其余5站點(diǎn)雷暴日數(shù)均呈明顯減少趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)減少速率絕對(duì)值由大到小依次為屯溪的(-0.40天/a)>黟縣的(-0.37天/a)>銅陵的(-0.33天/a)>無為(-0.26天/a)>黃山的(-0.18天/a)>蕪湖縣的(-0.05天/a)。與華山周邊5站點(diǎn)雷暴日數(shù)減少速率相比，黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)減少速率較快。此外，與華山相反，黃山周邊6站點(diǎn)雷暴日數(shù)減少趨勢(shì)在2000年以后明顯放緩，總體呈現(xiàn)略微增加的趨勢(shì)?？傮w而言，華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)在對(duì)應(yīng)年份內(nèi)均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，這與國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)果基本一致[1，5，7，10，19-23]。程向陽等[4]研究表明，雷暴日數(shù)的減少可能是由于大氣上升運(yùn)動(dòng)的減弱。在氣候變暖的背景下，大氣環(huán)流趨于緯向特征，經(jīng)向環(huán)流變?nèi)酰瑴p弱冷空氣的強(qiáng)度、頻率及抬升動(dòng)力，從而不利于雷雨云的形成。各站點(diǎn)雷暴日數(shù)的UF統(tǒng)計(jì)量和UB統(tǒng)計(jì)量的交點(diǎn)(突變點(diǎn))大致位于1986年、1992年、1990年、1982年、1998年和1975年左右。與華山周邊站點(diǎn)雷暴突變年份(2000年以后)相比，黃山周邊站點(diǎn)雷暴突變年份均有所提前。孔鋒等[2]研究表明，中國(guó)、東北、北方、西北東部、西北西部、西藏、西南和東南地區(qū)的年均雷暴日數(shù)發(fā)生突變的年份大致在1992年、1994年、1996年、2000年、1994年、1963年及2005年、1989年和1994年，該結(jié)論與本文的研究結(jié)果基本一致。此外，上述研究還表明，中國(guó)年均雷暴日數(shù)除受地形和環(huán)境因素影響外，還可能與全球大氣和海洋環(huán)流有密切聯(lián)系。

圖2 華山周邊5站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)變化趨勢(shì)及其M-K檢驗(yàn)

圖3 黃山周邊6站點(diǎn)逐年雷暴日數(shù)變化趨勢(shì)及其M-K檢驗(yàn)

2.2 華山和黃山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)變化特征

華山和黃山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)變化特征如圖4所示。從圖4(a)可以看出，華山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)總體分布趨勢(shì)與表2中年平均雷暴日數(shù)分布趨勢(shì)類似，且各站點(diǎn)月雷暴日數(shù)均呈現(xiàn)出“單峰型”變化特征，峰值均出現(xiàn)在7月。月均雷暴日數(shù)從大到小依次為華山的(8天)>潼關(guān)的(5.5天)>華陰的(4.9天)>華州的(4天)>渭南的(3.7天)。然而，在1-3月和11-12月，各站點(diǎn)幾乎均無雷暴發(fā)生。與圖4(a)相比，黃山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)(圖4b)總體呈現(xiàn)出“雙峰型”變化特征，峰值分別出現(xiàn)在4月和7月(其中黃山和黟縣為8月)。從1月至4月，各站點(diǎn)月雷暴日數(shù)呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，之后在5月呈現(xiàn)出略微的減少趨勢(shì)，隨即又呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，至7月或8月達(dá)峰值，且7月和8月雷暴日數(shù)差異較小，之后呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，且在10-12月降至最低值，波動(dòng)較小。在4月次峰值時(shí)，各站點(diǎn)雷暴日數(shù)大小依次為屯溪的(5.8天)>黟縣的(5.2天)>黃山的(4.3天)>銅陵的(3.4天)>無為的(3.0天)>蕪湖縣的(2.7天)；而在7月峰值時(shí)，各站點(diǎn)雷暴日數(shù)大小轉(zhuǎn)變?yōu)橥拖?12.2天)>黟縣的(12.0天)>黃山的(11.3天)>銅陵的(9.7天)>蕪湖縣的(9.5天)>無為的(7.8天)?？傮w而言，華山和黃山逐月雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)“夏季的高，冬季的少”的變化特點(diǎn)。由于夏季高溫高濕的氣候特點(diǎn)，水汽輸送加強(qiáng)，不穩(wěn)定能量增加，易于雷暴的產(chǎn)生；而冬季寒冷干燥，大氣層結(jié)相對(duì)穩(wěn)定，不利于雷暴的產(chǎn)生[24]。王學(xué)良等[25]分析了我國(guó)中部五省(河南、安徽、湖北、湖南、江西)雷暴日數(shù)月變化特征，發(fā)現(xiàn)除河南呈“單峰型”外，其他四省均呈“雙峰型”變化特征，這與本文研究結(jié)果基本一致。該現(xiàn)象可能與站點(diǎn)緯度有關(guān)，緯度越低，“雙峰型”變化趨勢(shì)越明顯。此外，楊云蕓等[26]研究發(fā)現(xiàn)，雷暴日數(shù)的“雙峰型”變化特征與平均氣溫日較差變化趨勢(shì)一致，即氣溫日較差大的月份也是雷暴日數(shù)相對(duì)較多的月份。

圖4 華山(a)和黃山(b)周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)變化特征

為進(jìn)一步驗(yàn)證站點(diǎn)雷暴資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，本研究利用2015年1月1日至2019年9月30日閃電定位資料，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析了華山和黃山及其周邊年平均閃電頻次空間分布及逐月分布特征(圖5)。由圖5(a)和5(b)可看出，華山年閃電頻次為1～3次/km2，盡管8月華山雷暴日數(shù)與7月的接近(圖4)，但其閃電頻次為7月的2倍以上，表明華山8月對(duì)流更為劇烈。由圖5(c)和5(d)可看出，黃山年閃電頻次為4～12次/km2，閃電主要出現(xiàn)在4月和6-8月，其中6-7月對(duì)流更為劇烈，閃電多發(fā)。黃山和華山對(duì)流劇烈的月份差異可能與黃山緯度偏南有關(guān)。此外，結(jié)合圖4可以看出，基于站點(diǎn)的雷暴資料與閃電定位資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果基本保持一致，其中黃山逐月閃電頻次也呈“雙峰型”變化特征，進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究所用雷暴資料及其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的可靠性。

2.3 華山和黃山周邊站點(diǎn)逐時(shí)雷暴發(fā)生次數(shù)

圖6為華山、黃山周邊站點(diǎn)逐時(shí)雷暴次數(shù)。由圖6(a)可以看出，華山逐時(shí)雷暴次數(shù)總體呈“單峰型”變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在13-17時(shí)，09時(shí)之后呈顯著增加趨勢(shì)，至13時(shí)達(dá)峰值，13-17時(shí)變化較小，17時(shí)之后顯著下降。與華山站相比，華山周邊其余4站點(diǎn)在夜間沒有雷暴觀測(cè)(即只統(tǒng)計(jì)08-19時(shí)雷暴發(fā)生的次數(shù))，逐時(shí)雷暴次數(shù)較少，總體呈“單峰型”變化特征。上述4站點(diǎn)雷暴觀測(cè)起始時(shí)間為08時(shí)，雷暴頻次在08時(shí)有一小峰值，08-10時(shí)雷暴次數(shù)有所減少，之后呈逐漸上升趨勢(shì)，各站點(diǎn)雷暴次數(shù)由大到小依次為華州的>華陰的>潼關(guān)的>渭南的，其對(duì)應(yīng)峰值出現(xiàn)時(shí)刻分別在18時(shí)、16時(shí)、16時(shí)和17時(shí)左右。

圖5 華山、黃山及周圍1km水平分辨率年平均閃電頻次空間分布(a、c)及逐月閃電頻次(b、d)(a)和(b)為華山，(c)和(d)為黃山;△為華山和黃山位置，等值線為閃電頻次，陰影為地形高度，單位：m

如圖6(b)所示，與華山站點(diǎn)逐時(shí)雷暴次數(shù)變化趨勢(shì)類似，屯溪站和黃山站逐時(shí)雷暴次數(shù)總體呈現(xiàn)出“單峰型”的變化特征，峰值出現(xiàn)在15時(shí)。黟縣、銅陵和無為的逐時(shí)雷暴也呈現(xiàn)出“單峰型”變化趨勢(shì)。由于上述3站觀測(cè)的起始時(shí)間為08時(shí)，08時(shí)前無雷暴觀測(cè)記錄，08時(shí)雷暴次數(shù)為一小峰值，09時(shí)雷暴次數(shù)出現(xiàn)谷值，09時(shí)之后雷暴次數(shù)呈顯著上升趨勢(shì)，之后又呈顯著下降趨勢(shì)，20時(shí)之后黟縣和無為雷暴次數(shù)為0?？傮w而言，黃山周邊逐時(shí)雷暴次數(shù)由大到小依次為屯溪的>黃山的>黟縣的>銅陵的>無為的>蕪湖縣的，其對(duì)應(yīng)的峰值出現(xiàn)時(shí)刻分別為15時(shí)、15時(shí)、13時(shí)、15時(shí)、16時(shí)和16時(shí)。王凱等[12]研究表明，安徽皖南山區(qū)地閃活動(dòng)主要集中在午后至傍晚，且與全省閃電日變化特征基本相同。此外，從初始雷暴出現(xiàn)時(shí)間看，華山站的要早于周邊其他站點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間，由于黃山站處于群山之中，特征并不明顯。

圖6 華山(a)和黃山(b)周邊站點(diǎn)逐時(shí)雷暴發(fā)生次數(shù)某時(shí)次雷暴次數(shù)指的是該時(shí)次至下一時(shí)次時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的雷暴次數(shù)，如12時(shí)的雷暴次數(shù)為12-13時(shí)的雷暴次數(shù)

2.4 華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生持續(xù)時(shí)間

本研究進(jìn)一步分析了華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生持續(xù)時(shí)間(圖7)。從圖7(a)和7(b)中可以看出，華山和黃山周邊站點(diǎn)持續(xù)時(shí)間不超過1 h的雷暴所占比率約占總量的80%左右，持續(xù)時(shí)間大于1 h的雷暴所占比率較小，且雷暴持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)所占比率越小。該現(xiàn)象與丁江鈺等[11]的研究結(jié)果基本一致。王婷波等[16]研究也發(fā)現(xiàn)我國(guó)中東部地區(qū)超過80%的雷暴持續(xù)時(shí)間低于2 h。因此，本研究進(jìn)一步探討了1 h以內(nèi)的雷暴持續(xù)時(shí)間情況，如圖7(c)和7(d)所示，華山和黃山周邊站點(diǎn)持續(xù)時(shí)間不超過10 min的雷暴所占比例較高，持續(xù)時(shí)間介于10 min和20 min的雷暴所占比率較持續(xù)時(shí)間10 min以內(nèi)的雷暴所占比率大幅減少，20 min以外雷暴持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)所占比率越少。

圖7 華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生持續(xù)時(shí)間(a)和(c)分別表示華山周邊站點(diǎn)雷暴持續(xù)時(shí)間在各時(shí)間段內(nèi)所占比率和1 h以內(nèi)所占比率，(b)和(d)分別表示黃山周邊站點(diǎn)雷暴持續(xù)時(shí)間在各時(shí)間段內(nèi)所占比率和1 h以內(nèi)所占比率

2.5 華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生方位次數(shù)統(tǒng)計(jì)及其轉(zhuǎn)變特征

圖8為華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生方位的次數(shù)統(tǒng)計(jì)及其轉(zhuǎn)變特征。為便于理解，本研究總體將雷暴分為9個(gè)方位，即北(N)、東北(NE)、東(E)、東南(SE)、南(S)、西南(SW)、西(W)、西北(NW)、中心圓點(diǎn)部位為天頂(Z)。此外，本研究認(rèn)為，初始雷暴出現(xiàn)的方位代表雷暴發(fā)生的位置，后來轉(zhuǎn)變的方位一定程度上反映雷暴的移動(dòng)方向。如圖8(a)所示，華山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生在SW方向的次數(shù)最多，總體有向兩邊方位呈逐漸減少趨勢(shì)，其中發(fā)生在天頂(Z)的雷暴次數(shù)最少。丁江鈺等[11]研究表明，福建長(zhǎng)樂機(jī)場(chǎng)的雷暴大多來自偏西方，其中來自W方向的雷暴次數(shù)最多(38%)，其次是NW和SW方向的。華山站發(fā)生在NE方向的雷暴次數(shù)要明顯高于發(fā)生在E方向和N方向的雷暴次數(shù)，華州發(fā)生在SE方向的雷暴次數(shù)最多，略高于SW方向上的雷暴次數(shù)。黃山周邊站點(diǎn)雷暴方位也呈現(xiàn)出類似的分布特征(圖8b)，黃山站Z和N方位的雷暴次數(shù)較多，E方位發(fā)生的雷暴次數(shù)最少。此外，華山和黃山天頂出現(xiàn)雷暴的頻率明顯高于其他地區(qū)的，說明山區(qū)易于在本地生成雷暴，其他地區(qū)的雷暴主要為移入型。上述現(xiàn)象也可從圖1中的站點(diǎn)地理位置和地形信息得到合理解釋。于進(jìn)江等[27]分析華山風(fēng)景區(qū)雷暴氣候特征時(shí)也指出，影響華山雷暴的路徑中，產(chǎn)生于秦嶺山區(qū)的對(duì)流云，距離華山近，發(fā)展快，從對(duì)流云產(chǎn)生到華山出現(xiàn)雷暴的時(shí)間短。

本研究進(jìn)一步分析了華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴方位的轉(zhuǎn)變角度特征(由于各站點(diǎn)間轉(zhuǎn)變角度特征無明顯差異，本研究?jī)H列出了華山和黃山站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)信息(圖8c和8d))。由于雷暴發(fā)生方位有9種可能，每種方位均有可能發(fā)生8種可能方位的轉(zhuǎn)變。因此，本研究按角度來統(tǒng)計(jì)雷暴轉(zhuǎn)變特征，將初始雷暴發(fā)生方位記為0°，順(逆)時(shí)針發(fā)生的角度轉(zhuǎn)變分別為+(-)45°、+(-)90°、+(-)135°和+(-)180°四種可能。為方便統(tǒng)計(jì)，本研究將+(-)180°設(shè)為一種轉(zhuǎn)變可能(即假設(shè)初始方向?yàn)镹，轉(zhuǎn)變至NE(NW)，記轉(zhuǎn)變角度為+(-)45°)?？傮w而言，華山和黃山周邊各站點(diǎn)雷暴未發(fā)生方位轉(zhuǎn)變的頻率最高，均超過總比重的50%，且順(逆)時(shí)間轉(zhuǎn)變中，隨著角度絕對(duì)值的增大，其轉(zhuǎn)變的頻率越小，其中發(fā)生180°轉(zhuǎn)變的可能性幾乎為0。

圖8 華山(a、c)和黃山(b、d)周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生方位次數(shù)統(tǒng)計(jì)(a、b)和轉(zhuǎn)變角度特征(c、d)

為進(jìn)一步明晰華山、黃山周邊站點(diǎn)雷暴方位轉(zhuǎn)變規(guī)律，本研究統(tǒng)計(jì)了華山、黃山周邊站點(diǎn)雷暴方位轉(zhuǎn)變次數(shù)，進(jìn)而分析了山岳型地區(qū)雷暴發(fā)生方位的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)(圖9和圖10)。從華山周邊站點(diǎn)雷暴方位轉(zhuǎn)變趨勢(shì)可以看出，華山周邊站點(diǎn)雷暴移動(dòng)方向以東南方向居多，大致呈現(xiàn)向偏南方向移動(dòng)的趨勢(shì)。從黃山周邊站點(diǎn)雷暴方位轉(zhuǎn)變趨勢(shì)可以看出，黃山周邊站點(diǎn)雷暴移動(dòng)方向以東南和南方居多，整體而言也呈現(xiàn)出向偏南方向移動(dòng)的趨勢(shì)，且山區(qū)站點(diǎn)和平原站點(diǎn)雷暴方位轉(zhuǎn)移趨勢(shì)基本一致。有研究表明，雷暴的產(chǎn)生與對(duì)流活動(dòng)有很大關(guān)聯(lián)，而對(duì)流活動(dòng)的觸發(fā)與地形因素也存在密切關(guān)系，其中包括地表覆蓋類型等[28,29]。因此，雷暴的發(fā)生與消亡與地形存在顯著相關(guān)關(guān)系，該現(xiàn)象在圖1和2.1節(jié)中也有所體現(xiàn)。此外，本研究中華山和黃山的雷暴發(fā)生方位轉(zhuǎn)變趨勢(shì)也表明雷暴分布與地形因素密切相關(guān)，且雷暴生成之后多向偏南方向移動(dòng)，這可能是由于南下冷空氣在地形的抬升作用下，形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)并觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生，最終形成雷暴，這與王婷波等[16]的研究結(jié)論基本一致。具體地形因素對(duì)雷暴發(fā)生發(fā)展的影響及機(jī)制仍有待后續(xù)進(jìn)一步研究。

圖9 華山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生方位轉(zhuǎn)變趨勢(shì)

3 結(jié) 論

(1)華山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出由華山向東西兩側(cè)遞減的趨勢(shì)，黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出山區(qū)的多、平原的少的變化趨勢(shì)。

(2)華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，且黃山周邊站點(diǎn)減少速率較快。其中，華山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)減少速率在2000年之后均明顯加快，而黃山周邊站點(diǎn)雷暴日數(shù)減少速率在2000年以后明顯放緩，總體呈現(xiàn)略微的增加趨勢(shì)。與華山周邊站點(diǎn)雷暴突變年份(2000年以后)相比，黃山周邊站點(diǎn)雷暴突變年份均有所提前。

(3)華山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)呈“單峰型”變化特征，峰值均出現(xiàn)在7月份。黃山周邊站點(diǎn)逐月雷暴日數(shù)總體呈“雙峰型”變化特征，峰值分別在4月和7月。

(4)華山逐時(shí)雷暴次數(shù)總體呈“單峰型”變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在13-17時(shí)。屯溪站和黃山站逐時(shí)雷暴次數(shù)總體也呈“單峰型”變化特征，峰值出現(xiàn)在15時(shí)。從初始雷暴出現(xiàn)的時(shí)間來看，華山站的要早于周邊其他地區(qū)的，由于黃山站處于群山之中，特征不是很明顯。

(5)華山和黃山周邊站點(diǎn)持續(xù)時(shí)間不超過1 h的雷暴所占比率約占總量的80%左右，其中持續(xù)時(shí)間不超過10 min的雷暴所占比例較高，如果持續(xù)時(shí)間超過20 min之后，雷暴持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)所占比率也越少。

(6)華山和黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生在SW方向的次數(shù)最多，向兩邊方位總體呈逐漸減少趨勢(shì)，其中發(fā)生在天頂(Z)的雷暴次數(shù)最少。華山和黃山周邊各站點(diǎn)未發(fā)生轉(zhuǎn)變的頻率最高，均超過總比重的50%，且隨著角度絕對(duì)值的增大，其轉(zhuǎn)變頻率越小。

圖10 黃山周邊站點(diǎn)雷暴發(fā)生方位轉(zhuǎn)變趨勢(shì)