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摘 要:利用1961-2011年山东省青岛地区120°E附近从南至北分布的黄岛、胶州、平度的51a气象观测资料,对3个区域雷暴日空间、时间分布特征进行对比分析,揭示3地的雷暴活动规律。结果表明:3地雷暴空间分布,平度最高;3地的雷暴日年际变化幅度大,但总体呈下降趋势;雷暴日的月变化显著,峰值出现在7月;雷暴的初日终日变化不大,初日多发生在4月,终日多在10月,但雷暴持续期有增加的趋势。
关键词:青岛地区;雷暴日;活动规律;峰值
中图分类号 P4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)22-122-03
Abstract:According to the 1961-2011 observation data which were got from Huangdao,Jiaozhou and Pingdu near 120°Ein Qingdao region of ShanDong Province,we compared and analyzed the spatial and temporal distribution characteristics of thunderstorm days in the three regions to show the thunderstorms regulation.According to the analysis,we can see the occurrence of thunderstorm frequency is the highest in Pingdu.The Interannual variation of thunderstorm days was difference in each year,and showed a downward trend.The monthly variation of the thunderstorm days was significant,and the peak appeared in July. The first thunderstorm normally come at April,and the last day occurred thunderstorm normally happened at October,near to the yearly regulations.But the duration of the thunderstorm is increasing.
Key words:Qingdao region;Thunderstorm days;Regulation;Peak value
雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气现象,具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征。雷电的危害,是不仅能够直接击在建筑物或防雷装置上,而且能够从建筑物的侧、旁击在建筑物上,危害地面上的建筑物以及人、畜生命;雷电产生的强大电磁脉冲,具有极大的破坏性。随着现代化进程的加快,特别是信息产业的迅猛发展,自动控制、通信和计算机网络等微电子设备和电子系统在各个专业领域得到了日益增加的广泛应用,雷击事故带来的损失和影响也越来越大,尤其是在经济发达国家和地区。雷击造成的电子设备直接经济损失占雷电灾害总损失的80%以上,雷电灾害被联合国确定为世界最严重的十大自然灾害之一[1],全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。在我国,每年因雷击造成的人员伤亡约为3 000~4 000人,财产损失在50亿~100亿元左右。
Reap等[2]对1985、1986年连续2a的4~9月闪电观测网分析了云地闪的气候特征和地闪分布特征;冯桂力[3]等利用1998-2000年山东地区雷电探测网对山东地区闪电的特征分析得出云地闪电占绝大多数,闪电日变化明显呈现双峰双谷形式,闪电空间分布与地形和下垫面的性质有关;焦雪[4]等利用江苏省闪电定位仪资料分析得出正闪只占总闪的4.2%,闪电空间分布和下垫面性质相关;唐巧玲[5]等利用2007年山东地区闪电定位系统资料分析出闪电绝大部分为负闪,正闪仅占总闪电数的一小部分。
青岛地区经济比较发达,人口密度也比较大,一旦出现雷击事故,造成的经济损失和社会影响都比较大。因此,研究其雷暴活动规律,有利于采取合理的防护措施,减少雷电灾害造成的损失。基于前人的研究成果启示,本文利用黄岛、胶州、平度1961-2011年的气象观测资料,通过这51a的雷暴日分析其规律,为青岛市雷电防护工作提供参考借鉴。
1 雷暴资料来源和方法
雷暴资料来自青岛市黄岛区气象局(东经120°00′,北纬35°53′)、胶州市气象局(东经120°00′,北纬36°16′)、平度市气象局(东经119°57′,北纬36°46′)3个气象站从1961-2011年的51a气象观测资料,以1d内听到一次或者一次以上雷声为一个雷暴日。
黄岛、胶州、平度3地从南到北,依次接壤,且气象站都在120°E上,从滨海到内陆,从低洼到相对较高山区,很具有代表性。
2010年之前3地都未安装大气电场测试仪,山东地区闪电定位只统计到地级市,故3个区县市的雷暴日气象观测资料是分析雷暴的最准确资料来源。通过对比的方法对3地的雷暴资料进行加工分析,找寻规律。
2 黄岛、胶州、平度地理地貌特征
青岛市黄岛区位于黄海之滨、胶州湾畔。属于滨海低山丘陵区,海岸线长达282km,境内山岭起伏,小珠山、铁橛山、藏马山和大珠山崛起于中部,地势西北较高,东南偏低,自西北向东南倾斜入海。胶州市地处山东半岛西南部,胶州湾西北岸。南接黄岛区,北连平度市。境内无高山,地势相对平坦。平度位于胶东半岛西部,南与胶州市接壤。北部地区以低山丘陵为主,蜿蜒起伏,中、南部地区为平原、洼地。境内主要山脉是大泽山山脉,位于市境北部(图1)。 3 雷暴空间分布特征
由1961-2011年的气象观测资料统计出:青岛市黄岛共发生1 232次雷暴,年平均雷暴日为24.16d;胶州共发生1 197次雷暴,年平均雷暴日为23.47d;平度共发生1 286次雷暴,年平均雷暴日为25.22d(图2)。
4 雷暴时间分布特征
4.1 雷暴日的年变化 黄岛、胶州、平度的雷暴日数年变化呈不规则波动图形,但越来越趋向于平缓(图3),可以看出:20世纪60、70年较80、90年代偏多,尤其是1964年出现最高峰,黄岛和平度分别高达42d和46d,为极少见的高雷区。20世纪90年代后期至2000年呈下降趋势,2001年出现高峰,之后又基本趋于平缓,波动不大。从总体发展趋势来看,黄岛、胶州、平度的年雷暴日向下降趋势发展。这与王欣眉等[6]利用1971-2008年青岛地区雷电时空分布特征的研究一致。
4.2 雷暴日的月变化 由图4可以看出,3地的雷暴日月变化呈单峰特征,1、2、3、11、12月很少发生闪电,从4月雷暴开始明显增多,6月雷暴猛增,7月增加至峰值,9月雷暴骤减。7月峰值最大达到380d(平度市51a累计),6月、8月最大数值也是平度市,分别为225d、333d。雷暴日月变化与胶东半岛地区的气温和降雨量的变化有较好的对应关系。胶东半岛从5月开始进入雨季,夏季高温高湿,对流天气较多,雷暴最为集中。
4.3 雷暴日的初日、终日年变化 由1961-2011年的气象统计数据(图5)可以看出,黄岛、胶州、平度雷暴初日、终日每年都发生变化,但初日多发生在4月,终日多在10月。在51a的气象资料中,黄岛闻雷最早发生在1987年2月10日,终日最晚发生在1983年11月21日;胶州闻雷最早发生在1987年2月11日,终日最晚发生在1992年12月11日;平度闻雷最早发生在1987年2月11日,终日最晚发生在1999年11月24日。初、终雷暴日时间决定了当年雷暴持续期的长短,3地的雷暴持续期年际差异都较大。每年初雷发生时间呈越来越早的变化趋势,终雷结束时间呈现越来越晚的变化趋势,意味着3地雷暴持续期有增加趋势。
5 黄岛、胶州、平度雷暴差异成因分析
通过对黄岛、胶州、平度的地理地貌特征分析,可以看出:由于平度境北大泽山脉和黄岛区小珠山、铁橛山、藏马山和大珠山山脉群构成北部和南部地势高,黄岛区北面、胶州地区、平度中南地区相对低洼,山地的抬升造成山谷风的作用;又因黄岛区海岸线长,东面和南面濒临海洋,海陆风作用频繁,两者相互作用,加强了地面热力和动力强迫,更有利于强对流天气的形成和发生,从而导致黄岛区和平度市雷暴相对胶州市偏高,故黄岛区和平度市的雷暴日都高于胶州市。根据3个地区雷暴差异,有重点地开展雷电防护工作,这样就即有效又经济合理。
6 结论与讨论
(1)由1961-2011年的51a间气象观测资料统计出:青岛地区在120°E的3个区县市中平度较黄岛、胶州年平均雷暴日最大,为25.22d。3个地区20世纪60、70年代年雷暴日偏多,尤其是1964年出现最高峰,黄岛和平度分别高达42d和46d,为极少见的高雷区。3地的雷暴日数年变化呈不规则波动图形,但越来越趋向于平缓,同时年雷暴日呈下降的趋势发展。3地气候干旱和下垫面气象条件的改变(高大建筑物增多增密、地面硬化等)[7]是年雷暴日减少的原因。
(2)黄岛、胶州、平度雷暴日的月变化呈单峰特征,从4月雷暴开始明显增多,6月雷暴猛增,7月达到峰值,9月雷暴骤减,其他月份很少出现雷暴。
(3)黄岛、胶州、平度雷暴初日、终日每年都发生变化,但3地的初日多发生在4月,终日多在10月。每年初雷发生时间呈越来越早的变化趋势,终雷结束时间呈现越来越晚的变化趋势,3地的雷暴持续期向增加趋势发展。
(4)雷暴的发生与海洋和地形有密切的关系,多发生在滨海地区和较高海拔的山区。
参考文献
[1]肖稳安,张小青.雷电与防护技术基础[M].北京:气象出版社,2006:40-41.
[2]Reap RM,Macgorman D R.Clould-to-ground lightning: Climatological characteristics and relationships to model fields,radar observations,and severe local storms[J].Monthly Weather Review,1988,117(3):518-535.
[3]冯桂力,陈文选,刘诗军,等.山东地区闪电的特征分析[J].应用气象学报,2002,13(3):347-355.
[4]焦雪,冯民学,钟颖颖.2006-2009年江苏省地闪特征分析及应[J].气象科学,2011,31(2):205-210.
[5]唐巧玲,孙荆茶,王思群,等.2007年山东地区闪电活动特征分析[J].山东气象,2008,28(4):28-31.
[6]王欣眉,宋琳,王新功,等.1971-2008年青岛地区雷电时空分布特征[J].气象与环境学报,2012,27(4):39-43
[7]孙丽,于淑琴,李岚,等.辽宁省雷暴日数的时空变化特征[J].气象与环境学报,2010,26(1):56-62. (责编:张宏民)
关键词:青岛地区;雷暴日;活动规律;峰值
中图分类号 P4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)22-122-03
Abstract:According to the 1961-2011 observation data which were got from Huangdao,Jiaozhou and Pingdu near 120°Ein Qingdao region of ShanDong Province,we compared and analyzed the spatial and temporal distribution characteristics of thunderstorm days in the three regions to show the thunderstorms regulation.According to the analysis,we can see the occurrence of thunderstorm frequency is the highest in Pingdu.The Interannual variation of thunderstorm days was difference in each year,and showed a downward trend.The monthly variation of the thunderstorm days was significant,and the peak appeared in July. The first thunderstorm normally come at April,and the last day occurred thunderstorm normally happened at October,near to the yearly regulations.But the duration of the thunderstorm is increasing.
Key words:Qingdao region;Thunderstorm days;Regulation;Peak value
雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气现象,具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征。雷电的危害,是不仅能够直接击在建筑物或防雷装置上,而且能够从建筑物的侧、旁击在建筑物上,危害地面上的建筑物以及人、畜生命;雷电产生的强大电磁脉冲,具有极大的破坏性。随着现代化进程的加快,特别是信息产业的迅猛发展,自动控制、通信和计算机网络等微电子设备和电子系统在各个专业领域得到了日益增加的广泛应用,雷击事故带来的损失和影响也越来越大,尤其是在经济发达国家和地区。雷击造成的电子设备直接经济损失占雷电灾害总损失的80%以上,雷电灾害被联合国确定为世界最严重的十大自然灾害之一[1],全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。在我国,每年因雷击造成的人员伤亡约为3 000~4 000人,财产损失在50亿~100亿元左右。
Reap等[2]对1985、1986年连续2a的4~9月闪电观测网分析了云地闪的气候特征和地闪分布特征;冯桂力[3]等利用1998-2000年山东地区雷电探测网对山东地区闪电的特征分析得出云地闪电占绝大多数,闪电日变化明显呈现双峰双谷形式,闪电空间分布与地形和下垫面的性质有关;焦雪[4]等利用江苏省闪电定位仪资料分析得出正闪只占总闪的4.2%,闪电空间分布和下垫面性质相关;唐巧玲[5]等利用2007年山东地区闪电定位系统资料分析出闪电绝大部分为负闪,正闪仅占总闪电数的一小部分。
青岛地区经济比较发达,人口密度也比较大,一旦出现雷击事故,造成的经济损失和社会影响都比较大。因此,研究其雷暴活动规律,有利于采取合理的防护措施,减少雷电灾害造成的损失。基于前人的研究成果启示,本文利用黄岛、胶州、平度1961-2011年的气象观测资料,通过这51a的雷暴日分析其规律,为青岛市雷电防护工作提供参考借鉴。
1 雷暴资料来源和方法
雷暴资料来自青岛市黄岛区气象局(东经120°00′,北纬35°53′)、胶州市气象局(东经120°00′,北纬36°16′)、平度市气象局(东经119°57′,北纬36°46′)3个气象站从1961-2011年的51a气象观测资料,以1d内听到一次或者一次以上雷声为一个雷暴日。
黄岛、胶州、平度3地从南到北,依次接壤,且气象站都在120°E上,从滨海到内陆,从低洼到相对较高山区,很具有代表性。
2010年之前3地都未安装大气电场测试仪,山东地区闪电定位只统计到地级市,故3个区县市的雷暴日气象观测资料是分析雷暴的最准确资料来源。通过对比的方法对3地的雷暴资料进行加工分析,找寻规律。
2 黄岛、胶州、平度地理地貌特征
青岛市黄岛区位于黄海之滨、胶州湾畔。属于滨海低山丘陵区,海岸线长达282km,境内山岭起伏,小珠山、铁橛山、藏马山和大珠山崛起于中部,地势西北较高,东南偏低,自西北向东南倾斜入海。胶州市地处山东半岛西南部,胶州湾西北岸。南接黄岛区,北连平度市。境内无高山,地势相对平坦。平度位于胶东半岛西部,南与胶州市接壤。北部地区以低山丘陵为主,蜿蜒起伏,中、南部地区为平原、洼地。境内主要山脉是大泽山山脉,位于市境北部(图1)。 3 雷暴空间分布特征
由1961-2011年的气象观测资料统计出:青岛市黄岛共发生1 232次雷暴,年平均雷暴日为24.16d;胶州共发生1 197次雷暴,年平均雷暴日为23.47d;平度共发生1 286次雷暴,年平均雷暴日为25.22d(图2)。
4 雷暴时间分布特征
4.1 雷暴日的年变化 黄岛、胶州、平度的雷暴日数年变化呈不规则波动图形,但越来越趋向于平缓(图3),可以看出:20世纪60、70年较80、90年代偏多,尤其是1964年出现最高峰,黄岛和平度分别高达42d和46d,为极少见的高雷区。20世纪90年代后期至2000年呈下降趋势,2001年出现高峰,之后又基本趋于平缓,波动不大。从总体发展趋势来看,黄岛、胶州、平度的年雷暴日向下降趋势发展。这与王欣眉等[6]利用1971-2008年青岛地区雷电时空分布特征的研究一致。
4.2 雷暴日的月变化 由图4可以看出,3地的雷暴日月变化呈单峰特征,1、2、3、11、12月很少发生闪电,从4月雷暴开始明显增多,6月雷暴猛增,7月增加至峰值,9月雷暴骤减。7月峰值最大达到380d(平度市51a累计),6月、8月最大数值也是平度市,分别为225d、333d。雷暴日月变化与胶东半岛地区的气温和降雨量的变化有较好的对应关系。胶东半岛从5月开始进入雨季,夏季高温高湿,对流天气较多,雷暴最为集中。
4.3 雷暴日的初日、终日年变化 由1961-2011年的气象统计数据(图5)可以看出,黄岛、胶州、平度雷暴初日、终日每年都发生变化,但初日多发生在4月,终日多在10月。在51a的气象资料中,黄岛闻雷最早发生在1987年2月10日,终日最晚发生在1983年11月21日;胶州闻雷最早发生在1987年2月11日,终日最晚发生在1992年12月11日;平度闻雷最早发生在1987年2月11日,终日最晚发生在1999年11月24日。初、终雷暴日时间决定了当年雷暴持续期的长短,3地的雷暴持续期年际差异都较大。每年初雷发生时间呈越来越早的变化趋势,终雷结束时间呈现越来越晚的变化趋势,意味着3地雷暴持续期有增加趋势。
5 黄岛、胶州、平度雷暴差异成因分析
通过对黄岛、胶州、平度的地理地貌特征分析,可以看出:由于平度境北大泽山脉和黄岛区小珠山、铁橛山、藏马山和大珠山山脉群构成北部和南部地势高,黄岛区北面、胶州地区、平度中南地区相对低洼,山地的抬升造成山谷风的作用;又因黄岛区海岸线长,东面和南面濒临海洋,海陆风作用频繁,两者相互作用,加强了地面热力和动力强迫,更有利于强对流天气的形成和发生,从而导致黄岛区和平度市雷暴相对胶州市偏高,故黄岛区和平度市的雷暴日都高于胶州市。根据3个地区雷暴差异,有重点地开展雷电防护工作,这样就即有效又经济合理。
6 结论与讨论
(1)由1961-2011年的51a间气象观测资料统计出:青岛地区在120°E的3个区县市中平度较黄岛、胶州年平均雷暴日最大,为25.22d。3个地区20世纪60、70年代年雷暴日偏多,尤其是1964年出现最高峰,黄岛和平度分别高达42d和46d,为极少见的高雷区。3地的雷暴日数年变化呈不规则波动图形,但越来越趋向于平缓,同时年雷暴日呈下降的趋势发展。3地气候干旱和下垫面气象条件的改变(高大建筑物增多增密、地面硬化等)[7]是年雷暴日减少的原因。
(2)黄岛、胶州、平度雷暴日的月变化呈单峰特征,从4月雷暴开始明显增多,6月雷暴猛增,7月达到峰值,9月雷暴骤减,其他月份很少出现雷暴。
(3)黄岛、胶州、平度雷暴初日、终日每年都发生变化,但3地的初日多发生在4月,终日多在10月。每年初雷发生时间呈越来越早的变化趋势,终雷结束时间呈现越来越晚的变化趋势,3地的雷暴持续期向增加趋势发展。
(4)雷暴的发生与海洋和地形有密切的关系,多发生在滨海地区和较高海拔的山区。
参考文献
[1]肖稳安,张小青.雷电与防护技术基础[M].北京:气象出版社,2006:40-41.
[2]Reap RM,Macgorman D R.Clould-to-ground lightning: Climatological characteristics and relationships to model fields,radar observations,and severe local storms[J].Monthly Weather Review,1988,117(3):518-535.
[3]冯桂力,陈文选,刘诗军,等.山东地区闪电的特征分析[J].应用气象学报,2002,13(3):347-355.
[4]焦雪,冯民学,钟颖颖.2006-2009年江苏省地闪特征分析及应[J].气象科学,2011,31(2):205-210.
[5]唐巧玲,孙荆茶,王思群,等.2007年山东地区闪电活动特征分析[J].山东气象,2008,28(4):28-31.
[6]王欣眉,宋琳,王新功,等.1971-2008年青岛地区雷电时空分布特征[J].气象与环境学报,2012,27(4):39-43
[7]孙丽,于淑琴,李岚,等.辽宁省雷暴日数的时空变化特征[J].气象与环境学报,2010,26(1):56-62. (责编:张宏民)