时空特征

时空特征（精选十篇）

时空特征 篇1

1 暴雨标准

暴雨是指降雨在一定时期内达到一定标准的降水。短时强暴雨可能引起洪涝灾害。暴雨根据降水强度的大小分成一暴雨、大暴雨及特大暴雨。以24 h降水量为分级标准:50.0~99.9 mm的降水为暴雨;在100.0~249.9 mm的降水为大暴雨;大于250.0 mm的降水为特大暴雨。若某台站24 h降水量达到上述量级的, 则分别称这一天为暴雨日和大暴雨日, 统称暴雨日。1个月中只要有1个暴雨日, 该月则为暴雨月。

2 聊城暴雨的时空分布特征

2.1 年代际变化

1971—2010年, 聊城市共出现暴雨546站次。从年代际变化 (图1) 来看, 平均暴雨站次数具有明显的年代际变化, 20世纪70年代最多 (15.8站次/年代) , 90年代最少 (12.2站次/年代) , 进入21世纪后又开始增多。从8个测站暴雨极值出现年代来看, 除阳谷出现在20世纪60年代, 聊城出现在20世纪80年代、临清出现在90年代外, 其余站均出现在20世纪70年代。聊城市20世纪60年代的暴雨极值为196.9 mm, 出现在阳谷, 也是阳谷暴雨的历史极值;20世纪70年代的暴雨极值为194.8 mm, 出现在莘县;20世纪80年代的暴雨极值为328.7 mm, 出现在聊城 (1975年) ;20世纪90年代的暴雨极值为194.9 mm, 也是茌平的暴雨极值。2000年以后, 暴雨的极值为193.3 mm, 出现在聊城 (2010年) 。

2.2 年际变化

在1961—2007年的47年中, 聊城市出现暴雨最多的年份是1964年, 出现了35站次;最少的年份是1989年, 仅为3站次;年最多站次几乎是年最少站次的12倍, 年际变化极大。1964年暴雨站次最多;暴雨站次最少的1989年;20世纪60年代后期暴雨站次明显减少, 年降水量也显著减少;20世纪80年代中前期的降水量明显较其他年代少, 暴雨站次也较少;暴雨站次超过20次的7年中的年降水量均在前12名中;而暴雨站次5次以下的10年中平均降水量只有437.5 mm, 较年平均降水量580 mm明显偏少。年暴雨站次与年降水量的年际变化曲线升降趋势几乎一致, 相关系数为0.85, 相似程度高 (图2) 。

2.3 月际变化

聊城市暴雨最早出现于4月上旬, 最晚结束于10月中旬。主要出现在6—8月, 这3个月暴雨次数占全年暴雨次数的86.5%, 其中7月最多, 多达253站次, 占全年暴雨次数的42.6%。从暴雨出现的时间顺序来看 (图3) , 4月开始出现暴雨, 5、6月逐渐增多, 7月猛增达到最高点, 8月起开始下降, 至9月下降幅度明显。

统计各月不同量级暴雨站次, 聊城暴雨和大暴雨都集中出现在6—8月, 结束于10月, 大暴雨最早出现在6月, 较暴雨出现时间晚了2个月。1961—2007年, 聊城市共出现暴雨 (50.0~99.9 mm) 507站次, 占所有暴雨总次数的85.4%;出现大暴雨 (100.0~249.9 mm) 87站次, 占暴雨总次数的14.6%;出现特大暴雨 (>250.0 mm) 1站次, 占总次数的0.17%;7月是聊城市大暴雨发生的集中期, 出现大暴雨次数高达44站次, 占全年大暴雨总频次的50.6%。

2.4 暴雨的月内分布

统计1961—2007年的47年中暴雨月及月内出现暴雨的站次数。结果发现, 聊城市共有142个暴雨月, 暴雨月内内最最多多可可出出现现77个个暴暴雨雨日日, , 月月内内出出现现1个暴雨日的几率最高, 出现2个暴雨日的几率次之。月内出现7个暴雨日的情况仅为1次 (1971年7月) 。聊城市暴雨月以出现1~3个暴雨日最为常见, 出现几率占88%。

通过对统计数据的分析, 可以发现该区暴雨月内分布特征, 聊城暴雨以单日暴雨为主, 连续出现暴雨的几率较小。聊城市最长连续暴雨日数为4 d, 仅出现过1次 (1976年7月30日到8月2日) ;出现最多的连续暴雨日数为2 d, 共出现23次, 除了其中有1个月出现了2次, 其余各月均出现1次。连续性暴雨主要出现在7、8月, 4、5月和9、10月从未出现过连续性暴雨。

3 小结

1951-辽宁冰雹的时空分布特征 篇2

选取1951-20辽宁省56个站气象资料和中国气象灾害大典等资料,对冰雹时空分布进行统计分析.结果表明:辽宁冰雹日数以山地为最多,丘陵次之,平原和沿海最少.移动路径基本与山脉、河流、海岸线等地形走向一致.冰雹具有明显的季节变化,主要出现在4-10月.5-6月为冰雹多发期,6月为最多,5月次之.近30 a(1979-年)辽宁省年冰雹日数呈减少趋势.冰雹发生主要集中在中午至傍晚.辽西走廊、辽宁中部平原及辽东半岛南部大连地区为冰雹灾害重点防御区.产生冰雹的.高空天气系统主要有4种:冷涡、冷涡后部横槽、高空槽和槽后西北气流,对应地面形势多为低压冷锋.

作 者：刘晓梅 李晶 戴萍 刘明 魏楠 刘凤辉 黄晓萍 郭玉娟 LIU Xiao-mei LI Jing DAI Ping LIU Ming WEI Nan LIU Feng-hui HUANG Xiao-ping GUO Yujuan 作者单位：刘晓梅,李晶,戴萍,魏楠,LIU Xiao-mei,LI Jing,DAI Ping,WEI Nan(沈阳区域气候中心,辽宁,沈阳,110016)

刘明,LIU Ming(辽宁省信息与技术保障中心,辽宁,沈阳,110016)

刘凤辉,黄晓萍,郭玉娟,LIU Feng-hui,HUANG Xiao-ping,GUO Yujuan(辽宁省气象局,辽宁,沈阳,110001)

中国城乡协调发展的时空特征 篇3

摘要：从生产发展、人民生活和生态环境三个方面构建评价指标体系，运用熵权法、协调发展度模型、聚类分析和探索性空间数据分析等方法探讨了中国2002-2012年30个省域城乡协调度的动态演变特征和空间分异规律。结果表明：研究时段内，各省的城乡协调度均有所提升，但省份间增长差异明显；整体上城乡协调度出现明显的空间自相关，协调度高的省份主要集聚在东南沿海，协调度低的省份主要集聚在“黑河-腾冲”线以西的地区；江西、安徽、辽宁3个省份表现出局部空间异质性。最后，结合地理二元经济、二元经济结构等理论尝试解释了地理单元间的相互作用对城乡协调度差异的影响机理。

关键词：城乡协调发展；综合评价；动态演变；空间分异

中图分类号：F304.5文献标识码：A 文章编号：1009-9107（2016）06-0105-09

引言

进入21世纪以来，城乡分割的二元经济结构对我国经济发展的约束日益明显，这一结构已经越来越不适应构建和谐社会的时代要求[1]。将城市和农村作为一个有机整体，使其相互补充、相互促进、推动城乡一体化发展是解决“三农”问题的有效途径。近年来，国家越来越重视城乡协调发展的问题，并提出了一系列政策和措施：2002年，党的十六大首次提出“统筹城乡发展”的思想；2003年，十六届三中全会将“统筹城乡发展”放在“五个统筹”的首要位置；2006年，中央一号文件提出“工业反哺农业，城市支持农村”的方针，建设社会主义新农村；2007年，中央“一号文件”要求深化农村综合改革，扎实推进社会主义新农村建设；2012年，十八大报告提出构建以工促农、以城带乡、工农互惠、城乡一体的新型工农、城乡关系。

城乡协调发展问题也一直是学术界关注的热点。有关城乡关系的理论大致可以分为两类。一类是解释城乡非均衡发展的理论，从要素流动等角度阐述了区域经济增长的不平衡规律。如缪尔达尔的“地理二元结构”理论利用“扩散效应”和“回流效应”解释了中心与外围地理二元结构形成的原因及其作用机制[1]。佩鲁的“增长极”理论、赫希曼的“中心—外围”模型和弗里得曼的空间极化发展理论都认为核心与外围之间的联系主要是通过资源要素的“自上而下”的流动来发生的，强调了核心（增长极）对外围的带动作用[2]。刘易斯的二元经济结构模型认为农村剩余劳动力长期得不到有效转移是发展中国家贫困和落后的重要原因[3]。另一类是倡导城乡均衡发展的理论，主要探究如何才能实现城乡协调发展。如马克思和恩格斯的“城乡融合”理论认为通过消除旧的分工、产业教育等，使城乡融合，全体社会成员才能得到全面发展[1]。拉格纳纳克斯的平衡发展战略、芒福德的城乡发展观和麦基的亚洲城乡一体化发展模式都强调空间的均衡化，因此主张城乡区域内均衡布局生产力，空间上均衡投资，各产业均衡发展，最终实现城乡经济的均衡发展[4]。

对于城乡协调发展问题的实证研究，国内学者也进行了广泛探讨。有的学者从静态研究的角度分析了城乡协调发展水平，如李志强从经济、社会和生态等方面选取指标，运用模糊聚类法对2003年中东部省份的城乡统筹水平进行了比较研究[5]；王富喜运用主成分分析法对2006年山东省城乡发展协调性的空间差异进行了探讨[6]；汪宇明基于对2008年全国31个省份城乡一体化水平的测算，将全国划分为四类地区[7]。部分学者对城乡协调水平的动态演变特征做了探讨，如张竟竟通过建立一套指标体系分别对河南省和乌鲁木齐市的城乡协调度进行了动态评价分析[8， 9]；薛红霞从经济效益指数和社会和谐指数两个方面筛选指标，对广州市2002-2008年的城乡协调发展度进行了研究[10]；王艳飞基于农业生产等六个方面构建评价指标，选取2000和2008年两个截面分析了环渤海地区城镇化和农村协调发展的时空特征[11]。

综上所述，现有的研究大多以某一地区为例进行研究，对于指导各地城乡协调发展的实践具有重要意义，但对全国层面城乡协调发展的空间差异及动态演变特征尚没有很清晰的认识。那么，在推进城市化的进程中，各省的城乡协调发展情况是否存在显著差异，这种差异在空间上又是否表现出高度的集聚性或相关性？本研究通过横向和纵向的对比，试图弄清各省份城乡协调发展水平的演变特征，探究其时空分异规律，并尝试揭示地理单元间的相互作用对区域差异的影响机理。这对于科学评价城乡系统的发展状态，分析我国城乡差距扩大的原因，有针对性地制定差异化的区域政策具有重要的参考意义。

一、城乡协调发展评价指标体系构建

（一）城乡协调发展的内涵

协调概念源于Hermann Haken提出的协同性理论[12]，该理论认为协调是系统之间或系统内要素之间配合得当、和谐一致、良性循环的关系。发展不同于协调，发展强调的是系统或系统组成要素本身从简单到复杂、从低级到高级、从无序到有序的变化过程。在协调发展的运动过程中， 发展是系统运动的指向， 而协调则是对这种指向行为的有益约束和规定[13]。

尽管不同学者对城乡协调发展认识的侧重点不同，但大都认为城乡协调发展的本质是把城市和乡村纳入统一的社会经济发展大系统中，两者相互依存、相互促进，协调城乡利益，逐步消除城乡二元结构，缩小城乡差距的发展过程[14]。可见，城乡关系是由城乡之间的社会经济联系而形成的一种地域联系，城乡协调发展涉及经济、社会、环境等各个方面的协调。只有建立一套完整的指标体系，才能对城乡协调发展程度进行科学界定[15]，避免以往研究中单纯采用城乡收入或消费水平差距的片面性。

（二）评价指标的选取原则及方法

对于评价指标的选择，学界多采用理论分析法、频度分析法和专家咨询法等方法[8]。由于城乡协调发展涉及经济、社会、环境等各个方面，因而本文选择从生产发展、人民生活、生态环境三个方面来衡量城市或乡村的发展水平。再通过对前人相关研究所采用指标进行频度统计，并遵循科学性、全面性、可比性等原则确定初选指标。最后，征询浙江大学中国农村发展研究院相关专家的意见，对评价指标进一步调整。最终构建一套由四个层次组成的城乡协调发展水平评价指标体系（见表1）。

（三）研究区域及数据来源

考虑到数据的可得性和连续性，本文以2002-2012年为研究时段，以中国30个省（自治区、直辖市）作为研究对象（港、澳、台及西藏除外）。数据来源于中国经济与社会发展统计数据库，部分指标值由作者根据可获得数据计算得到，个别缺失年份的数据，根据简单移动平均法推算得出。另外，涉及GDP和收入的指标分别根据各省历年的GDP指数和CPI指数进行平减，以消除物价的影响。

二、研究方法介绍

（一）熵权法

指标权重的确定方法一般分为主观赋权法和客观赋权法。熵权法[16]作为一种客观赋权方法，通过测度系统状态不确定程度来计算指标权重[11]。系统无序程度越高，熵值越小，指标熵权越大。采用熵权法确定指标权重的一般步骤如下：

1.评价矩阵标准化。设有m个评价指标，n个被评价对象的评估问题（以下简称（m，n）评价问题）的原始数据矩阵为R'=（r'ij）mn，对其进行标准化处理后得到R=（rij）mn，其中标准化公式为：

式中，f（X）和g（Y）分别为城市发展综合指数和乡村发展综合指数，由公式（5）计算得出。理论上f（X）与g（Y）的离差越小，城市和乡村发展的协调程度越高；C为协调系数，C越大表示协调程度越高，且0≤C≤1。

然而，协调系数C只能反映城市和乡村两个系统之间的作用强度，无法全面反映两系统的整体功能或综合效益大小[19]。例如，协调系数不能区分低发展水平的协调和高发展水平的协调。因此，有必要引入协调度D，计算公式如下：

D=CT，T=αf（X）+βg（Y）（7）

式中，D为协调度，C为协调系数，T为城市与乡村发展综合指数，α和β为待定权重。结合前人的研究，一般认为城市和乡村的发展同等重要[8， 10， 20]，故取α=β=0.5。

本文首先采用熵权法计算城乡协调发展各项指标的权重，在此基础上综合加权得到2002-2012年各省城市和农村综合发展指数，然后由公式（6）计算得出各省城乡协调系数C，最后根据公式（7）进一步得到城乡协调度D。在以上结果的基础上，为了更好地进行分组对比研究，以各省11年的城乡协调度数据作为观测指标，对30个省（自治区、直辖市）进行聚类分析，聚类结果如图1。

三、城乡协调度时间演变特征

从图2可知，研究时段内中国城乡协调度、城市发展综合指数、乡村发展综合指数均呈稳步上升态势，表明2002-2012年全国城市和农村发展水平不断提高，城乡协调发展水平也随之相应提升。说明近年来我国的统筹城乡政策取得了较好效果，尤其是一系列支农惠农政策使农村在一定程度上与城市保持同步增长趋势。但也应该注意到2007年之后乡村发展综合指数的增长逐渐慢于城市发展综合指数的增长，进而导致协调系数C微弱下降，但由于城市和乡村发展水平提升的作用更加明显，因而城乡协调度最终为上升状态。

分类型看，良好协调型的省份几乎是中国经济最发达的几个省，城乡协调度从2002年的0.559 4增长至2012年的0.782 8，增长了0.223 4，城市与乡村协调发展水平较高，城市与乡村发展综合指数基本保持同步增长（见图3）。其中，2005-2008年城市发展综合指数增长速度有所下降，而乡村发展综合指数增速有所提高。分析原因可能是，2006年我国全面取消农业税，中央一号文件正式提出推进社会主义新农村建设，实行“工业反哺农业、城市支持农村”的方针。乡村发展综合指数的较大提升表明这段时间该地政府对农村的政策倾斜较多，城市对农村的支持力度较大，乡村地区得以较快发展，甚至超越了城市发展水平的增长速度。

中等协调型省份的城乡协调度从2002年的0.410 9增长至2012年的0.608 1，增长了0.197 2，城市与乡村协调发展水平一般（见图4）。2006年之前城市与乡村发展综合指数基本保持同步增长，而2006年以后城市发展综合指数增长速度逐渐快于乡村发展综合指数。分析其原因，2006年4月中共中央、国务院提出促进中部崛起的若干意见[21]，要求中部地区在工业化、城镇化深入发展中同步推进农业现代化。中等协调型多个省份位于中部地区，受惠于国家中部崛起战略，2006年之后发展较快，但这种快速发展在城市方面体现的更加明显，表明该地区惠农政策对农村发展的促进作用相对于城市发展的增长仍显得有些不足。

勉强协调型省份多位于偏远的西部地区，城市与乡村协调发展水平较低，城乡协调度增速最慢，从2002年的0.345 5增长至2012年的0.530 7，仅增长0.185 2（见图5）。自2000年中国实施西部大开发战略以来，按照“五个统筹”的要求，促进西部地区经济和人的全面发展。尽管该类型地区的城市和乡村发展水平均不断提升，但城市发展水平的增长速度远快于乡村，并且二者差距有逐渐扩大的趋势。因此，统筹城乡协调发展，缩小城乡差距对于勉强协调型的省份显得格外重要。

四、城乡协调度空间演变特征

利用2002年和2012年的城乡协调度数据进行专题地图分析（见图6），通过对比发现如下特征：（1）2012年与2002年相对比，全国各省的城乡协调度都有所提升。2002年全国平均城乡协调度为0.430 3，2012年全国平均城乡协调度增长为0.630 8。（2）省份间城乡协调度差异明显。2002年城乡协调度最高值0.656 5（上海）是最低值0.286 4（甘肃）的2.29倍；2012年最高值0.871 6（上海）是最低值0.480 4（甘肃）的1.81倍。（3）协调度较高的省份主要分布在东部沿海的狭长地带，尤其是东南沿海，且逐渐在“京津”“长三角”和“珠三角”地区集聚，而协调度较低的省份主要分布在“黑河-腾冲”线以西的中西部地区。

图7中数据显示：（1）研究期间，30个省份城乡协调度的全局Morans I值都比较高，全部在0.52以上，且999次模拟检验结果的Z值都明显大于1.96，表明2002-2012年30个省份的城乡协调度存在显著正的空间自相关，具体表现为城乡协调度高（低）的省份趋于和同样拥有高（低）协调度的省份临近，在空间上形成集聚分布。（2）除个别年份MoransI值有所下降外，整体上呈不断上升趋势，表明30个省份城乡协调度的空间自相关性不断加强，空间集聚现象越来越明显。

图8进一步表明：（1）绝大部分省份分布在一、三象限，表现为正的空间自相关性，并且以落在第三象限的LL型省份居多，即LL型的集聚是空间自相关性的主要原因。（2）HH型省份主要为良好协调型的省份，LL型的省份主要为“黑河-腾冲”一线以西的中西部地区，且以勉强协调型省份的低值集聚区最为明显。（3）辽宁落在了HL象限，安徽、江西落在了LH象限，与全局正的空间自相关性相反，这些省份出现了局部空间异质性。

五、总结与讨论

城乡协调度是一个无量纲数值，这个数值本身并不具备实际意义，只有选取不同的区域或时间段作为参照物，进行对比分析，才能表现出定量评价数值的相对意义。因此，城乡协调度评价必须采取横向与纵向相结合的方法[8]。

从全国来看，2002-2012年中国城乡协调度、城市发展综合指数、乡村发展综合指数均曾稳步上升态势，城乡协调发展水平不断提高。表明近年来我国采取的各项支农惠农措施取得了明显成效。分类型来看，良好协调型省份的城乡协调度、城市和乡村发展综合指数均最高，城乡协调度增长速度也最快；中等协调型省份的城乡协调度、城市和乡村发展综合指数次之，城乡协调度增长速度居中；勉强协调型省份的城乡协调度、城市和乡村发展综合指数均最低，城乡协调度增长速度也最慢。空间上，良好协调型省份和勉强协调型省份均表现出空间集聚现象，且集聚现象逐渐加强。

良好协调型的省份都位于东部沿海地区，利用区位优势所具有的资源集聚效应和技术进步所带来的资源配置效应[14]，城市发展水平较高，也较早进入“城市支持农村，工业反哺农业”的阶段。城市对农村的扩散效应强于回流效应，在城市化进程中，城市将各种有利的要素资源向外围地区扩散和传播[1]，带动农村同步发展。另一方面，东部沿海地区乡镇企业的发展，对于转移农村剩余劳动力，增加农民收入和改善城乡收入差距都起了极大作用[14]。城镇化和工业化促进了农村劳动力的非农化，为土地的规模经营和农业现代化的发展创造了条件；农业现代化的发展又推动了生产力的提高，进而为城镇化和工业化提供更多剩余劳动力和剩余产品，由此形成一个良性的循环，因而该地区的城乡协调度得以较快增长。对于中等协调和勉强协调型的省份，城市尚处于发展阶段，经济开放程度不高，市场化水平比较低，对农村地区的辐射和带动力相对有限。在回流效应的作用下，城市地区基于某些优势，以抑制外围区域发展的方式集聚着各种有利要素，从而率先实现自身的发展[1]。另一方面，该类型大多数省份是粮食或原材料的主产区，农业人口多，农村剩余劳动力庞大，二元经济结构比较突出[14]，使得农村剩余劳动力的转移和城镇化的推进更加困难，因此城乡协调度的增长也较为缓慢。尤其对于勉强协调型省份，自然环境和经济基础较差，发展的约束性较强。城镇化和工业化起步较晚，有时不得不牺牲农村地区的发展来换取城市的繁荣，致使乡村发展综合指数的增长明显慢于城市发展综合指数。在保持城市发展增长的同时，加大对农村的支持力度，使农村与城市保持同步增长将是该地区以后的政策目标。

在城市化进程中，城乡协调度高值地区和低值地区分别在空间上集聚。克鲁格曼创立的新经济地理学认为，如果一体化使得区域经济活动在更大范围的空间单元内集聚，中心地区和外围地区的差距就会扩大[23]。“京津”“长三角”和“珠三角”地区作为全国经济的增长极，在一体化的发展中吸收全国的资金、人才等要素，产业集聚效应明显，区域一体化发展迅速。强大的集聚效应使该地区与外围地区的差距逐步扩大，但区域内的资源配置效应使得区域内的城乡发展水平变得更加同质，城乡协调度较高。“黑河-腾冲”以西的地区地广人稀，自然环境和经济基础较差，城市和农村发展水平都较低，形成了低协调度的集聚区。对于这些地区要抓住西部大开发的机遇，同步加快推进城乡建设，将农村地区资源优势转化为经济优势[14]。安徽、江西的低值异质区表明两省的城乡协调度水平落后于周边地区，周边高值地区尤其是“长三角”对该地区辐射作用尚显不足。从表2可知，安徽、江西两省的城市发展水平排名都较低，城市发展水平有待进一步提高。另外，作为劳动力输出的主要省份，农村青年劳动力的大量流失使得农村的建设和发展难度增大，乡村发展综合指数增长缓慢。因而，同步提升城市和乡村的发展水平对于该地区显得异常严峻。辽宁作为高值异质区表明该省的城乡协调度高于周边地区。在深入实行东北振兴战略的基础上，辽宁沿海经济开放带上升为国家战略，伴随着经济结构战略转型的进行，非公经济和县域经济得到进一步发展，城乡协调发展水平也得到较快提升。但城市发展水平的排名落后于乡村排名，这在一定程度上说明：在保持城乡协调发展的同时，重点加快城市的发展仍是该地区的主要任务。

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Abstract：First， this study builds evaluation system from three aspects of production development， peoples livelihood and environment. Then， it analyzes dynamic evolution characteristics and spatial variation law of urbanrural coordination degree of Chinas 30 provinces from 2002-2012， using entropyweight method， coordination degree model， cluster analysis and exploratory spatial data analysis etc. The results indicate that （1）urbanrural coordination degrees of all provinces are improved in the study period， but there are obvious difference among provinces； （2）coordination degree shows significant spatial autocorrelation as a whole. Specifically， provinces with higher coordination degree mainly gather in southeast coast， meanwhile， provinces with lower coordination degree mainly agglomerate in the west of Heihetengchong line； （3）Jiangxi， Anhui and Liaoning show local spatial heterogeneity. Finally， according to geographical dual economy， dual economic model and other related theories， this study tries explaining the influence mechanism of interaction among geographical units to the difference of urbanrural coordination degree.

辽宁西部冰雹时空分布特征分析 篇4

1 材料与方法

1.1 研究区概况

辽宁西部地处北温带亚干旱气候区, 西、南与河北省接壤, 北面与内蒙古赤峰市相邻。境内光照、热量资源丰富, 降水变率大, 四季分明, 属于半湿润半干旱的低山丘陵易干旱区[17]。年平均气温为8.8℃, 年降水量450~55mm, 年日照时数2 600~2 900 h, 无霜期135~160 d。

1.2 资料来源

资料取自朝阳、叶柏寿、喀左、凌源、北票、羊山气象站1971—2010年资料。包括冰雹发生日期、雷达回波和卫星云图资料, 以及非气象站常规冰雹观测资料。

2 结果与分析

2.1 辽宁西部冰雹时空分布

2.1.1 冰雹时间分布

辽宁西部地区冰雹年平均发生频次为5~6次。根据1971—2010年资料显示, 冰雹出现在3—11月, 春、夏、秋季均有发生, 主要集中在夏季, 占全年的70%;春季占18%;秋季占12%。受气温日变化的影响, 辽西地区冰雹主要出现在10:00—23:00, 发生频率为95%, 其中14:00—20:00发生频率为65%。冰雹灾害的发生多伴有大风、暴雨或山洪以及次生灾害。

2.1.2 冰雹空间分布

辽西地区冰雹易发并且较为分散, 各地均有发生。受西来天气系统和内蒙古高原坡降地段造成气流抬升和乱流交换的影响, 辽西地区冰雹多来自上游天气变化。一般在境内形成冰雹的路径有5条。 (1) 从内蒙古自治区敖汉旗西南部进入建平县东北部, 再转向朝阳县的西北部, 最后影响到北票的西部地区, 该线路长达约200 km; (2) 由建平县东北部转向朝阳县西部, 甚至延伸到喀左县的北部地区, 该路线长达约150 km; (3) 由内蒙古自治区赤峰市进入建平县的西北部, 沿着老哈河流域南下进入凌源市东部, 再沿着大凌河流域转入喀左县西部, 该路径长约120 km; (4) 从河北省平泉县进入凌源市西部, 再转入建昌县的西北部, 该路径约100 km; (5) 从内蒙古自治区奈曼旗进入义县的西部, 再转入北票市北部, 并沿着牤牛河流域向南挺进, 该路线约180 km。

2.2 辽宁西部冰雹天气特征与预报

2.2.1 高空冷涡天气系统与冰雹预报

高空冷涡或冷槽系统等强对流天气辽西地区容易出现冰雹。经统计, 在所发生的冰雹天气中, 高空冷涡系统冰雹率为57%;冷槽天气系统为33%;其他天气系统为10%。高空冷涡一类生成在贝加尔湖和蒙古国一带, 有400~300 h Pa的冷性辐合系统, 具有很强的冷高漩涡, 由于冷平流的不稳定结构, 造成能量和水汽的垂直运动, 此类高空冷涡天气系统可维持3~10 d。另一类是由地面东北低压与高空西风带低槽配合, 在东移过程中被切断而形成的高空冷涡, 该类高空冷涡可维持2~3 d。高空冷涡与地面冷锋配合, 上午天气晴朗, 下午乌云密布、电闪雷鸣, 出现局地阵性降水或暴雨夹带冰雹并伴有大风等天气现象。高空低涡在850 h Pa或700 h Pa图上, 位置在110°~130°E, 40°~50°N形成闭合中心或槽线 (图1) 。

冷涡天气系统具有明显的季节性, 多发生在6、7和8月, 并以6月份居多。在6、7月份受冷涡天气系统控制20 d/月左右, 这与冰雹出现频率较高的时间段相吻合。当处在冷涡天气系统时, 观察上午温度场的变化日射增温状况, 辨别层结变化、水分条件及热力、动力条件, 对其诊断作出冰雹预报。

2.2.2 卫星云图与冰雹预报

进入夏季, 东北地区锋面云带与气旋经常发生[4]。从云图上经常可以观测到辽西地区上空发展完好的气旋。当气旋形成时, 并出现东北—西南向的冷锋云带, 云图显示个体鲜明、色调明亮的团块状积雨云, 云系完整。冷锋云带变化迅速, 西来天气系统不断增强南下, 并形成一条或几条副冷锋云带。在卫星云图上观测副冷锋云带变化强烈时, 则应考虑雷暴和冰雹的天气过程。2006年6月22—26日就是典型的东北冷涡影响, 造成辽西地区连续5 d雷阵雨天气, 并伴有短时雷雨大风和冰雹 (图2) 。

利用雷达对天气变化进行短时近距离观测冰雹回波能得到良好的效果, 回波的演变过程、回波持续时间和回波高度是确定冰雹强弱的三要素。 (1) 雷达回波演变过程。经观测统计, 在3 h之前有雷达回波天气过程出现冰雹几率为33%, 在3 h前没有雷达回波天气过程出现冰雹几率为50%。 (2) 雷达回波持续时间。根据观测资料统计, 当出现冰雹雷达回波时, 该地区就出现降雹, 出现的时间越早, 持续时间就越长。资料显示, 冰雹雷达回波最短时间0.5 h, 最长时间维持约12 h。 (3) 雷达回波顶高。资料显示, 冰雹雷达回波高度集中出现在11~15 km范围内, 12~14 km占60%, 其平均值为12.9km。2005年7月8日的冰雹天气过程见图3。12:00雷达观测在朝阳北部和西北部出现不规则零散的对流单体, 强度较弱。10 min跟踪观测发现, 天气系统在东移过程中回波强度逐渐增大、发展旺盛。在观测点西北方向180km、北方60 km处, 12:50观测到块状单体清晰, 高度12 km, 强度为46 dbz的冰雹回波。实况表明, 在回波所经之处遭受了不同程度的冰雹危害。建平县太平庄乡和八家农场的尧都地村15:02—15:12遭受冰雹袭击, 冰雹最大直径3.5 cm, 受灾面积0.7万hm2, 造成直接经济损失约7 500万元。

2.2.3 地形条件对降雹的影响

中纬度大陆内地的山区是冰雹天气常出现的区域[5,16,17]。辽西地处中纬度, 属丘陵山区, 地形地势起伏较大, 在2000年之前植被覆盖率不足70%, 缺乏植被覆盖, 近地面层温差大, 容易造成气流猛烈上升, 形成局地极锋急流, 演变成冰雹天气。地形对气流作用十分复杂, 地形对冰雹的形成有制约、冲抬、热力和背风坡波等作用。地形的“狭管”作用可改变气流动力、热力和方向。下垫面条件单一的平原开阔地形, 辐射增温均匀, 湿度条件好的河川沿海不利于冰雹的发生发展, 因此相对于丘陵山区平原河川沿海冰雹发生较少。复杂的下垫面可改变系统的风向, 使气流在水平方向上发生汇集和辐合, 迎风坡地形使气流抬升加强, 引起垂直运动, 在背风坡谷地容易产生雹灾。一般雹云路径沿谷道运动, 冰雹路径与山脉走向一致, 因谷道的走向出现“分云”和“并云”现象, 了解掌握地形变化对提高冰雹预报准确率具有良好的作用。

3 结论与讨论

(1) 辽西地区易发冰雹天气, 气温在0℃以上的3—11月均有发生。冰雹年变化80%出现在6—8月份;冰雹日变化70%发生在12:00—20:00。平均每年出现5 d (次) 以上。辽西地区属丘陵山地, 冰雹一般沿着山脉河谷走向形成, 冰雹路径大致可分为5条。防雹高炮、火箭等可根据冰雹路径和地形设置, 能取得极佳的效果。

(2) 冰雹天气多发生在高空冷涡环境下。根据冷涡天气系统、卫星云图和雷达监测可准确预报冰雹发生的时间和位置。掌握监测的技术要点和识别云状、雷达回波强度是预报冰雹的基础。

黄河上游地区降水时空特征分析研究 篇5

采用Mann-Kendall及自然正交分解(EOF)方法,对黄河上游地区39个降水观测站1957～系列资料进行趋势检验与距平场的.EOF分析,结果表明该区域的降水表现平稳,并存在“全部一致型”、“东西相反型”和“南北相反型”三种典型的降水类型.其中第一特征向量的方差贡献率占37.2%,“全部一致型”的降水分布类型在该区域为主导.

作 者：陈晓华 赵鑫 王军 CHEN Xiao-hua ZHAO Xin WANG Jun 作者单位：陈晓华,王军,CHEN Xiao-hua,WANG Jun(广西电力勘察设计研究院,广西,南宁,530023)

赵鑫,ZHAO Xin(广西交通科学研究院,广西,南宁,530007)

时空特征 篇6

关键词： 和田河；洪水灾害；流域；成因；类型；减灾措施

自然界给人类以生存和发展的条件，同时由于自然和人为的原因，自然界也给人类带来了各种各样的灾害。不同的自然灾害类型发生的频率也各不相同，在各个年份当中所发生的自然灾害强度以及灾害的具体组合等有着不同的特征。如今随着经济的不断发展，自然环境遭受更大程度的破坏，导致自然灾害的潜在威胁日趋增大，自然灾害所造成的损失也越来越大。长期以来，地震、洪水、火灾、旱灾、病虫害、风灾和水灾等自然灾害威胁着和田地区各族人民的生活，其中洪水造成的危害显得十分严重。普遍的观念认为新疆为典型内陆干旱与极端干旱地区，地处欧亚大陆腹地，发生洪灾的几率非常小，然而实际上，洪灾给新疆人民带来了巨大的损失，据统计，90年代以来，新疆洪灾发生的频次增多，造成的损失与影响也越来越严重[3]。和田河流域洪水灾害更是如此。和田河位于塔里木盆地之南，是塔里木河的三大源流之一，其流域面积为48870km2，和田河由喀拉喀什河与玉龙喀什河汇合而成，冰川与季节性的积雪融水是主要的径流补给，因而径流量的年际变化平稳但年内分布不均衡，从而表现出枯水期长，洪量集中的特征。而对塔里木河而言，和田河的入水量发挥着重要的作用，和田河入塔里木河的水量对于塔里木河下游的生态恢复工程起着重要的支撑作用。

一些专家与学者对于和田河水资源进行了大量的研究，采取不同的研究方法从各个角度深入分析。纵观其研究成果，大多为对降水、气温等气象因子对于和田河径流量的影响；一些专家利用水文站的实测资料对径流的时间序列等的变化特性进行分析；部分专家通过对径流模型的建立，来模拟和田河径流量的变化。相关的研究提出了诸多有关于塔里木河治理的一些对策：王让会等具体应用了遥感技术来对塔里木河进行洪水监测；一些专家提出和田河径流量减少的一个重要原因是水流的漫溢，不过尚未进行具体实证分析；买合皮热提·吾拉木和艾尼瓦尔·莫明对喀拉喀什河流域洪水灾害进行了分析[3]。 洪水是一种自然的水文现象，洪水灾害是当今世界上造成损失最大的自然灾害。为避免与减轻洪水灾害对社会与民众所造成的经济损失，分析和田地区的洪水灾害时空分布特征，找出洪水的规律与成因，并找出对应的减灾措施，有着非常重要的意义。本文则具体以前人研究成果和1949～1990 年自然灾害统计资料为依据，在总结国内关于自然灾害评价经验的基础上，研究和田河流域洪水灾害特征及减灾措施。

1. 研究区概况

和田地区位于新疆维吾尔自治区最南端，地理位置为东经79°50′20″-79°56′40″，北纬36°59′50″-37°14′23″，位于新疆最南端，地处喀喇昆仑山与塔克拉玛干大沙漠之间，全市南高北底，北宽南窄，由南向北倾斜。总面积24.78万平方公里，边境线210公里。全地区辖7县（和田县，墨玉县，皮山县，洛浦县，民丰县，于田县和策勒县）1市（和田市），91个乡镇，1401个行政村，4个街道办事处，65个社区，从2013年和田统计年鉴总人口为215.45万人。

据地震出版社1993年出版的《新疆减灾四十年》统计，1949～1990年期间，和田发生了洪灾、旱灾、地震、暴雨、病虫害等各种自然灾害，造成了巨大的经济损失见图1。而其中洪灾发生的次数为30次，占灾害总次数的36%，风灾20次，占灾害总次数，24%，暴雨灾害16次，占灾害总次数19%，这三种灾害发生的频次占灾害总次数的 79%。其它灾害（旱灾9%，病虫害8%，地震 2%，霜灾1%，火灾1%）合计占灾害总次数21%。

图1 和田各地区自然灾害组成

这也说明洪水灾害在和田地区最明显，使其成为该地区的主要自然灾害类型。通过对该地区的自然灾害的时空分布特征与灾害地域组合的分析，能够全面掌握灾害发生的规律，从而结合灾害的发生于分布特征，对于地区的自然资源的利用进行合理的规划与开发，提升地域生态环境，促进生态的可持续发展，有效避免与减弱自然灾害的影响。

2.数据来源与研究方法

本文的主要资料来源为《新疆减灾四十年》 [19]、《中国气象灾害大典·新疆卷》[20]、《新疆统计年鉴》（1978～1991年）[21]和一些相关的专家学者的文献中的数据统计。具体的资源整理内容包含和田地区在此四十余年的时间短重自然灾害发生的时间、地点以及灾害频率与造成的损失。研究对象为和田地区的7个县市，对和田河流域洪水灾害空间分布特征进行分析，揭示和田河流域洪水灾害在空间分布上的特点。

3. 洪水成因与类型

和田河洪水灾害产生的主要季节为春季与夏季，其可以分为春季洪水与夏季洪水，其中80%为夏季洪水；根据洪水的成因特征，和田河的洪水灾害又可以分为暴雨型洪水、冰雪融水型洪水以及混合型洪水几种类型。下面以支流喀拉喀什河洪水为例[4]进行分析：

3.1 冰雪融水型洪水

喀拉喀什河流域冰雪型洪水主要发生在夏季，由于夏季气温上升迅速，昆仑山地区大面积的冰川融化，导致形成冰雪融水型洪水。这种洪水的类型出现的时间早晚以及洪水的大小同冰川厚度面积有着直接的关系，并且也受到气温回升速度以及高温天气的持续时间的影响。

3.2 暴雨型洪水

喀拉喀什河流域山前以及中、低山地带的夏季暴雨易造成暴雨型洪水，并且常常同消融水汇合而形成较大的洪峰。暴雨洪水出现的频次较低，规模小，但能够在局部地区造成教严重的泥石流、坡面侵蚀等灾害。昆仑山地貌的特性使其加长了山前降雨的实践，特别是在夏天，局部地区容易产生大暴雨而形成暴雨型洪水。

3.3 暴雨与冰雪融水混合型洪水

混合型洪水则是冰川消融型洪水与暴雨型洪水的叠加，进入夏季之后，持续的高温使得冰川融化，如果持续高温以及大范围的强降雨，则很容易发生混合型洪水。混合型洪水的洪水总量以及洪峰的流量都是最大的，其对农业造成非常严总的损害，危害也是三种洪水类型当中最大的。

4. 洪水灾害的时间分布特点

4.1 频次的局部时间段波动与增长趋势

1949～1990年间，和田河洪水灾害发生频次总体上呈明显的波动增长趋势，尤其是在1951～1953和1988～1990年期间，洪水灾害频次波动上升趋势尤为明显，数据调查显示和田地区洪水灾害大大小小共发生30次，年均0.6次。究其原因，和田地区的突发性冰川洪水的频繁性以及和田地区前山带局部暴雨多，再加上其抗御洪水的能力弱，导致洪水灾害频发。

图2 1949-1990和田河洪水灾害动态趋势

4.2 灾害发生的周期性

数据显示，一些发生次数较多的自然灾害的频次发生有着阶段性的特征，即体现出了一定的周期性。[22]。和田地区的洪灾发生季节主要为春季与夏季。春季气温升高导致冰山积雪融化，这种升温型洪水的特征体现为洪峰高、范围大、时间长等特征，对于公路、农田以及水库有着较大的危害。从图2可知，洪灾的多发期在1952年、1963年、1966年、1982年、1989年。其中1952年和1989年发生的洪灾比较多，这40年中，1989年洪灾发生的频次具有12次出现洪灾高峰期的特点。这一年里直接经济损失416.1万元，这是这四十年间洪水灾害带来的损失最严重的一年。

4.3季节分布

分析洪水灾害，就是在洪水灾害系统观点的框架下，从风险诱发因素的角度出发，掌握受洪水威胁地区可能遭受洪水影响的频度与强度。下面以平均每月降雨量、月平均流量、多年平均每月气温变化来分析和田河流域洪水成因及一般规律。

和田地区月平均气温见图3。由图3不难发现，和田河流域多年月平均气温出现升温时间为6—9月，其中7月最高。因而可以发现，和田河流域夏季气温迅速上升，持续的高温天气导致冰川积雪大量融化，这时易形成冰川消融型洪水，对和田河沿岸的居民生活、农业生产以及水利工程都造成了非常大的损害。洪量集中，枯水期长，和田河不仅径流量年内分配相当集中，而且一次洪水水量很大。枯水期的水量很小，且和田河平均枯水期达七个月左右。对农业灌溉和水力发电都很不利。和田地区域多年月平均降水量集中在6—9月份，尤其是6月、7月、8月这3个月降水较为充沛。温度升高以及太阳辐射的增强使得冰雪消融增加，山区降水呈现出上升的态势，导致红水量以及洪峰量的提升，形成暴雨洪水灾害。对洪峰流量与洪水成因等特性的分析，结合数理统计以及气温相关的因素分析，能够为和田河防洪以及水利规划等工作提供重要的参考。

图3 和田河洪水灾害月季变化图

5.空间分布特点

和田地区各县城的洪水灾害发生频次及累计受灾面积不同，主要发生在昆仑山北坡，各县城之间差异明显。和田市是和田地区洪水灾害最为严重的城市。和田县，墨玉县，洛浦县，民丰县和策勒县洪水灾害发生次数和受灾面积均保持低值。通过对1949-1990年和田地区各县（市）的洪水灾害数据的统计分析（图4-5），可以发现和田地区洪水灾害空间分布不均匀。对各县市洪水灾害发生次数的对比来看，和田市洪水灾害频次呈现最高值，1949-1990年，40年里共发生的洪水灾害次数为17次。洪水发生次数最少的地区为和田县，墨玉县，洛浦县，民丰县和策勒县，40年里，共发生的洪水灾害次数均为10次。

图4 1949-1990 和田地区洪灾空间分布图

图5 1949-1990 和田地区洪灾空间分布图

6 减灾措施

洪水灾害的防治是一项系统的工作，有着很大的复杂性与艰巨性。洪水灾害的防止，必须要以科学发展观作为指导思想，从根本上协调人与自然的关系，促进自然生态可持续发展。洪灾防治措施的制定需要按照洪灾的发生规律、特征与河流流域的经济可持续发展来进行，通过对防灾工作的目标、基本的要素以及措施的研究，进一步提出科学的防治措施，并全面推进开展防治工作。和田河的两大支流沿岸防洪基础设施较为薄弱，每年的汛期一到，都对百姓造成了巨大的损害。洪水对河堤的冲刷导致沿岸的大片农田都被冲毁。洪水灾害对当地的经济发展形成了制约，对于百姓的增收也有着很大的影响。和田当地部门每年都需要投入大量的人力物力来组织抗洪抢险工作，为确保和田河两岸的农户、农田以及公路减少或者避免洪水的灾害，提升抗洪能力，应当从以下几个方面来实施抗洪减灾措施：①加强对于洪水灾害的科学研究，熟悉并掌握洪水发生的形成机理、规律变化，从而针对性地制定出科学、规范严谨的减灾对策。②实施工程防洪、生态防洪，科技防洪、管理防洪，政府与相关部门综合治理，确保有效减少与避免洪灾的影响。③掌握红石灾害的变化以及分布特性与规律，从而提升洪水灾害的预测能力，加强对于洪灾的早期预警工作，制定出和田河流域的洪灾区域同时规划风险图，全面做好抗洪前期工作，抵御洪水给群众与社会造成的损失。④结合全面的调查研究与分析，进一步掌握洪水的基本特征、成灾的机理与类型以及气候变化等因素对于洪灾的影响，编制出洪灾区划图，建立并完善洪灾的历史资料库。⑤深入分析气象因子同洪水成灾机理之间的关系，利用遥感监测技术估算融雪径流量。⑥开发雷达、卫星与自动水文站等对于积雪、融雪、暴雨等致洪天气的监测技术，研发出完善的洪峰预报模型以及预警系统，促进洪灾预警的信息化。此外，政府与相关部门应当利用法律与政策对洪灾风险进行强制性管理与控制，约束并规范各种生态破坏活动，加强对于当地自然生态环境的保护，避免环境的进一步恶化；同时也要完善相关的法律法规，例如山洪灾害重点防治区的生态环境保护、退耕还林等法律与政策，需要严格控制与执行。

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[21] 新疆统计年鉴〔M〕（1978～1991年）新疆维吾尔自治区统计局

[22]新疆自然灾害研究课题组.新疆自然灾害研究〔M〕.北京：地震出版社，1994：1-32

[作者简历] 祖力波亚·伊力哈木 （1983--），女（维吾尔族），新疆乌鲁木齐市人，新疆师范大学在读硕士，主要从事城市地理与规划研究。

[通讯作者] 安瓦尔·买买提明（1973--），男（维吾尔族），新疆策勒人，教授，博士，主要从事城市地理与规划研究。

邮寄地址：新疆维吾尔自治区.乌鲁木齐市.沙依巴克区.友好北路街道新医路102号 新疆师范大学地理科学与旅游学院

邮编：8300054

收件人：祖力波亚·伊力哈木

建平县暴雨时空特征分析 篇7

1 资料与方法

利用1980—2013年近23年的朝阳地区大尺度环流天气形势, 分析建平县暴雨形成的天气特征和机制。根据建平县气象站 (1953—2013年) 61年的逐日降雨观测资料, 采用数理统计、趋势分析等方法[3], 对建平县暴雨的年际变化、极值、集中时段、日变化等进行分析, 总结出建平县区暴雨天气的气候特征。

2 结果与分析

2.1 暴雨的年际变化

根据建平县气象站资料统计, 1953—2013年61年中, 共出现暴雨 (≥50 mm) 43次, 平均每年0.7次, 最多年3次, 分别出现在1953年和1962年, 另有21年是每年出现1次, 还有30年没有出现暴雨日 (图1) 。

2.2 暴雨极值

建平县1953—2013年, 共出现大暴雨 (日雨量≥100 mm) 3次, 分别为1962年7月25日, 降水量为165.8 mm, 为建平县历史记录之冠;1984年8月10日, 降水量为156.4 mm;1994年7月13日, 降水量为152.8 mm, 3次大暴雨的影响系统均为台风狞合, 类别均为区域性大暴雨。

2.3 暴雨月、旬变化

根据1953—2013年气象纪录, 建平县从4月下旬至9月中旬, 均可出现暴雨日。但暴雨主要集中在7月、8月, 尤以7月上旬、中旬、下旬出现的次数最多, 占暴雨出现机率的78.4%。建平县暴雨最早出现在1983年4月26日, 降水量为60.7 mm;最晚出现在1990年9月16日, 降水量为50.6mm。从气候资料分析中得知, 6—8月的降雨量与暴雨发生有正相关关系, 特别是7月、8月, 如果7月雨量偏少, 则不考虑暴雨发生时段;如果7月雨量偏多, 则考虑暴雨发生时段。8月同样如此。因暴雨平均每年不足1次, 只考虑1个月, 或7月, 或8月, 2个月同时出现的可能性很小, 由此可知, 在预报长期月降水量多少的同时, 也间接地确定了暴雨的有无和可能发生的时段 (表1、2) 。

2.4 暴雨的日变化

普查这43次暴雨过程, 总的来看, 绝大多数暴雨的昼夜差额不大。最大雨强主要有2个时段, 分别为2:00—8:00和11:00—15:00。

进入盛夏时要根据前期的气候特点、雨量的多少对长期预报进行补充订正, 根据中期天气过程, 进一步确定暴雨出现过程日期。

2.5 暴雨地理分布特点

建平气象站位于东经119°14′~120°03′, 北纬41°19′~41°23′之间, 海拔高度为421.7 m。由于建平县境内多山地丘陵, 东部与渤海相邻, 西部与内蒙古高原相接, 从渤海经该县到内蒙古高原, 地势逐步升高, 县境内努鲁尔虎山山脉呈东北—西南走向, 位于建平境内北部, 地形呈东南低、西北高的阶梯斜面。从整个朝阳地区的资料中可以看出, 年平均降水量分布和暴雨日数分布趋势是一致的, 都是从东南往西北逐渐减少, 建平县也是东南部多于西北部, 这与朝阳地区的地形走向基本是一致的。

2.6 暴雨的季节性特点

建平县地处中纬度地带, 属北温带大陆性季风气候, 尽管东南部受海洋暖湿气流影响, 但由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入, 形成了半干旱半湿润的易干燥地区, 年降水量主要集中在夏季。冬季受西北季风控制, 气候寒冷, 降水少[4]。春季以后, 随着西太平洋副热带高压的北跳, 西南季风加强北移, 各月降水量成倍增长。7月中旬西太平洋副热带高压第2次北跳, 高压脊线达北纬30°附近, 来自南方海洋上的暖湿气流源源不断地抵达黄河以北, 雨带中心也相应移到黄河以北, 东北地区进入雨季, 此时, 西风带上的冷空气活动逐渐减弱, 它频繁地与来自南方海洋上的暖湿空气交绥, 因而形成了一场又一场的大雨或暴雨天气过程。因此, 7月、8月的降水量占年降水量的50%以上。但是, 由于在建平县境内有一座东北—西南走向的山 (努鲁儿虎山) , 海拔在1 000 m以上, 当南来的水汽和降水天气系统移到建平县时, 首先遇到努鲁儿虎山的阻挡, 这就迫使云团爬坡和向东北转向, 使水汽条件下降, 致使建平县出现暴雨的次数不多。秋季由于副热带高压南撤, 北支锋区南压, 建平地区区降水主要来自蒙古和河套北部, 这是由于建平县处在西北高—东南低这个特殊斜面上, 当西来系统向建平地区移来时, 因逐级下坡, 移速加快, 在建平地区停留的时间短, 因此, 降水量逐渐减少。

2.7 暴雨产生的天气形势分析

许多大暴雨都是出现在大尺度环流发生明显调整时期, 也就是发生在东亚地区纬向环流转变为经向环流的时期, 在暴雨大尺度环流的研究中, 主要应着眼于分析以下4个方面:一是中纬度环流系统的相互作用;二是副热带高压和日本海高压的阻挡作用;三是弱冷空气的作用;四是空急流的作用。因而低空急流的分析, 对暴雨预报具有重要意义。造成我国暴雨的天气系统很多, 有台风、冷锋、低涡、高空槽、切变线、副热带高压北侧的湿台区等, 其中尤以台风暴雨影响最大。据主要影响建平的天气系统进行分型, 总结出影响建平暴雨的环流形势和天气系统主要有4种类型:一是台风与西风槽迎合型;二是北槽南涡型;三是西风带上的强涡、槽型;四是台风直接影响型。

2.7.1 台风与西风槽迎合型。

台风沿着辽宁东南部沿海或者浙闽登陆北上, 其环流和右前方低空急流与西风槽冷空气迎合, 易造成辽宁区域性大暴雨或局部性特大暴雨, 称之为台风与西风槽迎合型暴雨。特点是强度大、范围广、持续时间长、灾害重。

起报条件:500 h Pa图上, 副高中心位于北纬28°~40°、东经120°~145°。台风中心进入北纬25°~35°、东经113°~125°。500 h Pa图上, 西风槽进入北纬35°~50°、东经100~120°。台风未转向前可以连续起报。判断台风是否转向与西风槽迎合, 若台风中心、副高中心、西风槽线与580线交点的夹角≥85°时, 则台风将转向与槽迎合。台风与副高中心≤4纬度, 可以不考虑大暴雨。由λ、Φ判别建平县是否有大暴雨或大暴雨, 若Φ≥北纬30°、λ≤东经122.5°时, 则未来60 h内有大暴雨;Φ≥北纬30°、λ≤东经121°时, 则未来60 h局部有特大暴雨;Φ≥北纬30°、λ≤东经117.5°时, 暴雨中心在县境内。

2.7.2 北槽南涡型。

此类形势是西风槽势力强大, 当它逼近强副热带高压时, 在槽前的低层有低涡产生或加强, 在与高空图相对应的地面图上, 则有西南涡、江淮气旋、黄河气旋产生或加强, 西风槽引导这些低值系统北上影响建平地区。此型特点暴雨发生的前一天至当天, 前二者北进, 三者东移, 在此形势下, 影响当天系统河套西部北槽与南涡结合时会产生高空槽前锋附近的较大的垂直切变;高空急流右后方的强辐散;低空急流附近形成旋流的强辐合;水汽通量的强辐合和潜在不稳定。若同时符合以上条件, 县境内未来24~60 h将有大暴雨

起报条件:500 h Pa图上, 副高中心位于北纬25°~40°、东经120°~145°;850 h Pa南涡中心位于北纬30°~40°、东经103°~120°;500 h Pa图上, 西风槽进入北纬35°~45°、东经98~118°。

2.7.3 西风带上的强涡、槽型。

此类形势是发展强烈的低涡和冷槽沿贝加尔湖西部高脊前经蒙古东部进入东北区, 受伸展到东北区东部的强副热带高压脊的阻挡, 使其移速减慢并加深, 地面图上出现蒙古低压冷锋东移到东北区。

起报条件:500 h Pa图上, 副高中心进入北纬25°~45°、东经120°~145°;700 h Pa图上, 西北涡位于北纬30°~43°、东经100°~113°;500 h Pa图上, 横槽位于北纬30°~43°、东经105°~125°。

2.7.4 台风直接影响型。

副热带高压脊偏北偏东, 台风沿副热带高压后部到达黄海、渤海并登陆华北地区东南部和辽宁地区。起报条件:台风中心进入北纬30°以北、东经122°~130°;500 h Pa图上, 副高中心位于北纬35°~45°、东经130°~145°;500 h Pa图上, 西风槽位于北纬35°~45°、东经110°~120°;500 h Pa图上, 大陆高压位于北纬43°~55°、东经114°~131°。

3 结论与讨论

水汽条件和垂直运动是暴雨形成的必要条件, 为此选择850 h Pa和700 h Pa图上的露点温度、温度露点差物理量作为水汽条件因子, 选择日本FXFE782和FXFE783的700h Pa垂直速度预报值作为动力因子。

地面图上关键区:关键区内 (北纬35°~45°、东经110°~125°) 有冷锋、气旋、倒槽系统发生、发展, 且认为影响本地时报有, 否则报无;700 h Pa图上:关键区内有槽线、切变线、低涡系统、明显的冷空气活动时报有, 否则报无;FSFE02和FSFE03图上:关键区内有>25 mm的降水中心时报有, 否则报无;FXFE782和FXFE783图上:当关键区内有<-15的垂直速度中心, 且上升运动范围大于下沉运动范围时报有, 否则报无;FUFE502和FUFE503图上:当关键区内有>110的正涡度中心, 且正涡度范围大于负涡度范围时报有, 否则报无;FXFE572和FXFE573图上:当关键区内有大面积的湿区时报有, 否则报无;高空3个层次T—Td≤5℃的区域较广, 850 h Pa图上至少有3个站Td≥15℃, 且为偏南风时报有, 否则报无;卫星云图上:在本区上游有成片的中低云系在发展、增强时报有, 否则报无;本站14:00记录有东南风, 或前一天本站记录有东南风时报有, 否则报无;市台指导预报:预报有时报有, 否则报无。

综合以上分析, 根据当日天气形势分析天气系统, 确定天气类型, 根据影响系统的高低层配置, 物理量反映, 预报员经验及上级台指导预报, 做到长、中、短期预报相结合, 总结出本地区制作暴雨的预报因子有10个。在分析过程中, 主要考虑短期预报因子, 当10个预报因子全都符合条件时, 可预报有区域性暴雨或大暴雨;当有9个预报因子符合条件时可预报有暴雨;当有8个预报因子符合条件时, 可预报有大到暴雨。此方法制作简单、使用方便, 对稳定性降水预报准确率较高。由于对局地雷雨单体、冷涡系统考虑较少。要提高这类天气系统的预报准确率, 还应着眼于卫星云图、雷达回波图的跟踪观测, 以便随时掌握天气系统的演变情况, 再根据本站的特殊地形, 结合本地各气象要素和天空实际云层连续发展状况综合分析确定系统的生消、强弱, 提高局地暴雨的短时预报能力。

摘要：利用1953—2013年的逐日降水资料, 分析了建平县暴雨的年际变化特征。对该地区产生暴雨的环流形势和天气系统进行了归纳和分析, 得出了影响该地区产生暴雨的大尺度环流天气形势, 并根据数值预报产品进行物理量诊断分析, 从中选取预报因子和预报指标, 再结合建平当地特殊地形综合进行分析, 最后总结出形成建平气候特点的暴雨预报, 为提高当地暴雨天气预报准确率提供了参考。

关键词：暴雨,环流形势,气候特征,预报指标,辽宁建平

参考文献

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江苏省降雨时空分布特征研究 篇8

江苏省地处我国东部的江淮流域, 工农业比较发达, 但旱涝灾害严重, 对当地经济社会的可持续发展和人民生命财产安全造成了不良影响。近年来, 江苏省降雨量的时空分布趋势比较受关注, 但对降雨量的年内变化分布趋势却研究较少[4,5]。提高对江苏省降雨时空的预测能力对当地经济社会发展有重要意义, 因此该文借助于地理信息系统技术, 借鉴基尼系数的构建思路, 利用洛伦茨曲线的特征分析, 对江苏省13个观测站1961—2010年间降雨年内分布的均匀度进行定量分析, 以为合理利用气候资源、优化产业布局、促进农业生产提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料选取

选取江苏省13个气象台观测站点 (徐州、赣榆、盱眙、淮阴、射阳、南京、高邮、东台、南通、吕泗、常州、溧阳、吴县东山) 1961—2010年的逐月降雨量值。

1.2 研究方法

运用Analysis Tool中Create Thiessen Polygons工具为江苏省13个气象观测站点创建泰森多边形, 并求出每个多边形的面积, 以及该多边形在江苏省总的土地面积中所占的比例;应用Arc Map9.3地统计学模块 (Geostatistics) 中普通克里金插值方法插值形成面雨量, 分析研究区多年月均及年均面降雨量的空间分布;利用建立的基尼系数降雨分布不均匀性模型, 对研究区1961—2010年的降雨量、基尼系数和洛伦茨不对称系数的系列进行研究, 比较不同地区年降雨量的变化趋势, 分析研究区年降雨量时空变化趋势。

2 结果与分析

2.1 降雨空间分布特征

2.1.1 泰森多边形的建立。

根据江苏省内13个气象观测站点的分布位置, 将所有站点及流域边界作为shp格式文件导入Arc Gis, 运用Analysis Tool中Create Thiessen Polygons工具创建泰森多边形, 并采用裁剪工具Intersect进行修正, 建立泰森多边形[6]。具体操作如下: (1) 处理数据, 将经纬度的度分转化为小数格式。 (2) 建一个Microsoft Office Access 2007数据库文档, 将 (1) 小数经纬度导入, 然后导出为dbf格式。 (3) 在Arc Gis中打开并设置X轴、Y轴及坐标系 (收集到的边界数据坐标系是北京的, 和系统默认不一样, 故要更改) , 然后导出为shp格式。 (4) 建立流域边界面图层:由于收集到的边界数据为全国省界, 故要将江苏省抠出来, 再将数据添加进去;接着选择Arctoolbox中的要素选项, 选择其中的要素转面选项。这样再进行筛选即可得到江苏省的边界图 (图1) , 然后创建泰森多边形 (图2) 。

(1) 每个多边形的面积及在江苏省总土地面积中所占的比例。根据建立的泰森多边形 (图2) , 可以求出每个多边形的面积, 以及该多边形在江苏省总土地面积中所占的比例 (表1) 。

(2) 江苏省1961—2010年近50年月降雨量特征。将各气象站的月降雨量乘以面积的权重, 最后再相加即可得到整个江苏省的月降雨量。后文建立基尼系数降雨分布不均匀模型时会用此结果。

(3) 每个站点1961—2010年近50年年均降雨量特征。各站点1961—2010年近50年年均降雨量结果如表2所示。

2.1.2 普通克里金插值法概述。

克里金插值法可对研究对象提供一种最佳线性无偏估计, 其首先应确定一个待插点值有影响的距离范围, 待插点的属性值用该范围内的采样点来估计。其数据点越多, 内插结果的可信度越高。普通克里金插值法的基本思路的公式为:

式中:x1…xn为区域上的一系列观测点, z (x1) …z (xn) 为相应的观测值, Z* (x0) 为区域化变量在xi处的值。

2.1.3 降雨空间分布特征结果。

降雨的空间分析即确定各个地区的降雨量在空间上的变化趋势, 一般用不同颜色代表降雨量的高低渲染在地图上。

已知江苏省13个气象观测站点每个站点1961—2010年近50年年均降雨量 (表2) , 将这些降雨量的数值输入到点数据的字段中, 结果如图3所示。在Arctoolbox中选择spatial analyst按钮, 接着选择插值法中的克里金插值法, 进行输入后点击确定。然后将得出的结果图层数据导出为TIFF格式, 并用提取掩膜法进行提取和调节颜色, 这样就得到江苏省年降雨量的空间分布图 (图4) 。可以看出, 江苏省的降雨量大致可以分为4个部分:湖州市、潮州市、宣兴市地区附近的年降雨量最多, 天长市、扬州市、兴化市地区附近的年降雨量次之, 盐城市、淮阴市等地区的年降雨量较少, 济宁市、徐州市、连云港市等地区的年降雨量最少。因此, 江苏省年降雨量的空间分布整体呈现梯度变化, 从东南沿海向西北内陆逐渐减少, 并且趋势非常明显。

2.2 降雨时间分布特征

2.2.1 降雨年内分布均匀度基尼系数模型。

降雨的年内分布均匀度的评价指标比较单一, 一般采用离差系数 (CV) [7]来量化降雨的时间不均匀性。基尼系数与离差系数相比具有更为直观的标示意义, 其定量评价连续性强, 不受降雨要素平均状态的影响, 其数值在0~1, 在该范围内数值越大, 表明降雨分布均匀度越低, 即越不均匀。根据江苏省降雨实况, 其降雨年内分布均匀度基尼系数模型构建步骤如下: (1) 升序排列月降雨量, 并对累积百分比进行计算; (2) 对时间进行累积百分比累积; (3) 以时间累积与其总时间 (以月/年为单位) 的比值为自变量x, 以降雨量月均值累积与其总和的比值为因变量y, 经拟合后得出降雨时间分布的洛伦茨曲线y=f (x) ; (4) 如图5所示, 横坐标x表示降雨不高于某一水平的月份占一年中总月份的比重, 纵坐标y表示相应的降雨量占年总降雨量的比重。对角线为绝对平等线;折线表示为绝对不平等线。洛伦茨曲线y=f (x) 位于对角线和折线之间, 它能直观表示年降雨分配的不均等程度[8]。

洛伦茨曲线与y=x之间的面积 (S) 与绝对均匀线和绝对不均线之间的面积 (S+C) 之比即为基尼系数, 当其为0时, 表示各月份间降雨量相等, 当其为1时, 表示除1个月份外, 其他月份的降雨量均为0。洛伦茨不对称系数则用来表示具有相同的基尼系数不同洛伦茨曲线的差异[5], 其用于解释不均匀性产生的来源, 表明不同月份降雨量对年总降雨量的贡献度, 其变动范围为S<1或者S>1 (图6) 。当S=1时, 洛伦茨曲线对称。当S>1时, 与均匀线平行的部分洛伦茨曲线数据点位于对称轴的上方, 表明造成年内降雨分布不均匀性的原因是由于降雨量较大的月份占年降雨量的比例相对大;当S<1时, 与均匀线平行的部分洛伦茨曲线数据点位于对称轴的下方, 表明降雨量小的月份引起年内降雨分布的不均匀性。

2.2.2 降雨时间分布特征结果

(1) 年降雨量、基尼系数和洛伦茨不对称系数的变化特征。 (1) 南京市。从图7可以看出, 南京市1961—2010年50年平均降雨量为887.44 mm, 年降雨量有上升的趋势。50年年平均基尼系数为0.083 5, 年基尼系数有下降趋势, 年降雨趋势线的波动性越来越强。洛伦茨不对称性系数大于1的年份占总年份的36%, 说明这些年份中, 降雨年内分布不均匀性主要是由于降雨量较多的月份引起, 如2007年, 年降雨量为892 mm, 基尼系数为0.08, 洛伦茨不对称系数为1.39, 7月份降雨量357 mm已占全年降雨量的40%以上。从图7还可以看出, 南京市的年降雨量和洛伦茨不对称系数呈上升趋势, 而基尼系数呈下降趋势, 但趋势均不显著。这说明南京市降雨量上升, 年内降雨分布不均匀性减弱, 而且降雨量较大的月份所占的比例较大。由此表明, 南京市发生洪涝灾害的趋势增大, 而且洪涝化的趋势增强。 (2) 江苏省。从图8可以看出, 1961—2010年江苏省50年年平均降雨量为850.46 mm, 年降雨量呈上升趋势, 年降雨趋势线的波动性不强。与南京市相比, 降雨量总体持平, 年降雨量变化幅度不大。50年平均基尼系数为0.131 6, 年基尼系数也呈降低趋势, 且波动性减小, 尤其是从1986年以来基尼系数基本在0.09~0.14内徘徊。江苏省的年基尼系数比南京市的大, 年内降雨量分布没南京市均匀。大于1的洛伦茨不对称系数的年份所占比例为30%。从图8还可以看出, 江苏省的降雨量和洛伦茨不对称系数也呈上升的趋势, 基尼系数也呈降低趋势, 但趋势均不显著。江苏省降雨量上升, 降雨量的年内分布越来越均匀, 而且降雨量较大月份所占的比例增加。由此表明, 江苏省东南部发生暴雨引发水土流失的趋势有可能增加。

(2) 基尼系数和洛伦茨不对称系数的年际间变化特征。 (1) 南京市。从图9可以看出, 20世纪60年代至今, 基尼系数的变化不是很大, 基本在0.10左右变动。90年代洛伦茨不对称系数最大, 接近于1。在这10年中, 降雨量大的月份所占比例较大, 主要集中在6—8月, 且6、7月降雨量占全年降雨量的比例高达50%。 (2) 江苏省。从图10可以看出, 江苏省50年来年代际间基尼系数和洛伦茨不对称系数的变化趋势基本相反, 基尼系数在减小, 而洛伦茨不对称系数在增大。同样, 90年代洛伦茨不对称系数最大, 接近于1。在这10年中, 降雨量多的月份所占比例较大, 主要集中在6—8月, 且6、7月降雨量占全年降雨量的比例高达50%。

总之, 年降雨量与基尼系数和洛伦茨不对称性系数不相关, 并且都有一定的年代、年际、年内变化规律;年降雨基尼系数的波动反映出年内降雨分配的不均匀性和降雨时间分布的稳定性;洛伦茨不对称系数的波动表明旱涝的频繁发生。

3 结论

通过对江苏省13个观测站点1961—2010年的逐月降雨资料分析, 就降雨在时空上的分布特征进行深入研究, 得出以下结论:

(1) 近50年来, 江苏省年降雨量在空间上呈现明显的梯度变化, 降雨量空间变化幅度很大, 降雨量从东南沿海向西北内陆逐渐减少。

(2) 近50年来, 江苏省年降雨量趋于增加的, 降雨年内时间分布趋于均匀, 降雨量较多月份的降雨量占年降雨量的比例增大。

(3) 江苏省雨季月份降雨量较集中, 主要在6—9月, 尤其在7月, 东南部大暴雨发生的频次会增大, 引发水土流失的可能性会增加;非雨季月份降雨量较少, 西北部容易造成土壤干旱, 对于植被生长和生态恢复极为不利。

摘要：根据江苏省13个气象观测站点的分布位置建立泰森多边形, 并利用普通克里金插值法和建立的基尼系数降雨分布不均匀性模型, 对南京市和江苏省1961—2010年的降雨量、基尼系数和洛伦茨不对称系数的系列进行研究。结果表明:近50年来, 江苏省年降雨量在空间上呈现明显的梯度变化, 从东南沿海向西北内陆逐渐减少;江苏省年降雨量趋于增加, 降雨年内时间分布趋于均匀, 较多月份的降雨量占年降雨量的比例增大。雨季月份降雨量较集中, 东南部大暴雨发生的频次增加, 增大水土流失发生的可能性;非雨季月份降雨量较少, 西北部容易造成土壤干旱, 对植被生长和生态恢复极为不利。

关键词：降雨,分布模型,时空分布,江苏省

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淮安地区闪电活动时空分布特征分析 篇9

目前, 国内有学者对闪电活动规律进行研究, 刘三梅等[1]利用GIS技术对广东省雷电资料进行处理, 研究广东省闪电活动规律, 结果表明:闪电活动具有明显的时空分布特征。杨碧轩等[2]利用陕西省闪电监测资料, 对陕西省闪电活动进行统计分析, 结果表明:陕西省8月闪电强度最高。孙明等[3]利用人工观测雷暴和雷达资料, 对江苏省闪电活动规律进行研究, 结果表明:2种探测结果之间存在一定差异性。吉芮阳等[4]利用昆明市闪电资料, 采用统计学方法, 对昆明市闪电活动特征进行分析, 结果表明:昆明中部地区地闪密度较高。李亚芬等[5]利用扎鲁特旗2个站点逐日雷暴统计资料, 采用数学统计方法, 对扎鲁特旗地区闪电活动进行分析研究, 结果表明:闪电活动的地理特征较为显著。还有很多学者对不同区域的闪电活动规律进行研究[6,7,8,9]。

闪电产生于中尺度对流天气系统, 具有显著的局地和时效特征, 其闪电活动空间分布特征与当地气候条件、天气系统、地形、下垫面等多种因素有关。淮安地区处于江苏省北部, 地势低平, 属于暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候, 是冷暖气流频繁交汇地带[10]。随着全球变暖, 淮安地区高层建筑以及易燃场所不断增加, 导致了雷电事故发生更加频繁。因此, 研究淮安地区闪电活动规律对雷电灾害风险评估以及制定防雷减灾对策具有现实意义。

1 材料与方法

使用淮安市气象局提供的2011—2014年雷电监测资料, 以测站为中心半径150 km范围内的闪电活动均可以被连续实时自动探测到, 包括闪电发生时间、经纬度、正负极性、雷电流强度, 将监测到的雷电流强度绝对值大于500 k A的异常值剔除。其他资料来源于《江苏省统计年鉴》, 其中包括淮安地区雷电灾害、淮安各区域面积等。

2 结果与分析

2.1 地闪频次分布特征

闪电的分布和月份有很大关联, 一般夏季闪电较多, 冬天闪电较少。从表1可以看出, 淮安地区闪电活动以负地闪为主, 占90%, 正地闪仅占10%。正、负地闪次数差异性较大。2012年总地闪数最多, 为24 476次, 其次是2011年, 总地闪数为24 267次, 2013年总地闪数最少, 为15 271次。2011年负地闪数最多, 为23 116次, 占2011年总闪数的95%。2013年负地闪数最少, 为12 448次。

(次)

根据2011—2014年闪电定位资料显示, 淮安地区闪电活动月分布差异性较大。地闪主要集中在6—9月, 发生闪电次数为19 010次, 占全年总数的96%。其中7月出现的地闪次数为全年之最, 地闪数为7 929次, 占全年总地闪数的40%。其次是8月, 地闪数为7 691次, 占全年总地闪数的38%。9月出现的地闪数为2 605次, 占全年总地闪数的13%。其他月份总地闪数均小于1 000次。因此, 可以看出淮安地区闪电活动具有强烈的月变化特征。6—9月正地闪数为1 867次, 占全年总地闪数的9.4%。其余月份正地闪数为0.7%, 正地闪月变化差异较小 (图1) 。

从图2可以看出, 淮安地区正地闪所占比例月际变化较大, 6—9月正地闪比例最小。其中, 7月正地闪仅占该月份总闪电数的10%, 8月正地闪仅占该月份总闪电数的9%。而春、秋2季的正闪数比例要大于夏季正闪数所占的比例。其中, 2月比值最大, 为39%, 其次是3月, 比值为22%。由此表明, 正地闪所占比例月际变化与闪电次数的月际变化结论相反。这说明在气温较高的季节里, 正地闪占闪电总数百分比较低, 反之较高[11]。

2.2 地闪时间分布特征

为了研究淮安地区闪电日变化规律, 统计了2011—2014年24 h中每1 h的闪电总数, 并用统计出的每时刻闪电数除以年份, 用来代表该地区近4年来闪电频数日变化特征, 并绘制出闪电的日变化规律曲线, 具体如图3所示。可以看出, 淮安地区近4年来闪电频数日变化呈单峰型。闪电活动的高峰期为14:00—18:00, 其中在17:00主峰值时刻, 平均雷击闪电次数为4 670次/h, 单峰结构下波峰的时间较宽, 雷电高值时段持续时间长。将一天分为0:00—6:00 (后半夜) 、6:00—12:00 (上午) 、12:00—18:00 (下午) 、18:00—24:00 (前半夜) 4个时段[7]。则淮安地区闪电活动主峰值时段出现在下午, 而后半夜、上午时段闪电活动处于低落期。闪电在下午活动最频繁是由于下午太阳辐射最强, 潮湿地区地面蒸发较快, 空气上升快, 形成对流。在太阳落山后, 辐射锐减, 气流趋向于稳定, 因此闪电活动较少, 在早晨达到了最低。

负闪与总闪日变化趋势相一致, 负闪高峰期为下午14:00—18:00, 其中在17:00主峰值时刻, 平均雷击闪电次数为4 088次/h。而正闪数量逐月波动不明显, 在17:00达到主峰值时刻, 平均内雷击闪电次数为582次/h。

2.3 地闪空间分布特征

闪电密度表示该区域年平均闪电的总次数与该区域面积之比。该文首先求出淮安地区年平均闪电密度, 然后运用surfer软件进行绘图处理。

首先将淮安地区轮廓区域 (118°12′00″~119°36′30″E, 32°43′00″~34°06′00″N) 划分为个正方向网格, 网格距为0.05°E×0.05°N, 统计出每个正方形网格区域中的年平均闪电频数, 用来研究淮安地区闪电密度空间分布规律, 具体如图4所示。可以看出, 淮安地区平均闪电密度为2.39次/km2·年, 最大闪电密度为8.19次/km2·年, 最小闪电密度为0.06次/km2·年, 淮安地区闪电密度较大的地区主要集中在南部以及东部区域。当有水汽提供时, 南部以及东部区域易于局地对流云团的发展, 进而促进雷暴天气的形成, 因此淮安地区南部以及东部地区闪电活动较其他区域较为频繁。而中部以及北部区域闪电密度较小, 一方面可能是这些区域土壤电阻率较大, 不利于云地间闪电发生。另一方面可能与这些区域局地小气候环境有关, 局部雷电活动虽然频繁, 但是雷电天气持续时间较短, 导致了闪电次数并不多[12]。

网格间距为0.05°E×0.05°N个经纬间距上的淮安地区总闪平均强度分布, 表2为总闪电强度分布区间概率统计结果。从图5和表2可以看出, 淮安地区总闪平均强度平均值为32 k A, 总闪强度最大值为994 k A, 总闪强度最小值为2 k A。总闪强度集中在10~40 k A, 累积概率为70.7%, 其中总闪电强度在[20, 30]区间内的概率最高, 为27.7%;其次是总闪电强度分布在[10, 20]区间内, 其概率为25.6%。因此, 在雷电风险评估以及防护方面应该重点加强对此强度范围内的闪电进行防护。零星有几个区域的总闪强度达到100k A以上。从总体上来说, 闪电强度较大的区域, 闪电密度就会较小, 这主要和电荷守恒有关, 因为总的电荷量是一定的, 当某区域总闪次数较多时, 单次闪电释放的能量就会变少[7]。

雷电流幅值概率是国内外对雷电防护研究中所必须考虑的重要参数之一, 在雷电绕击、反击计算中具有重要的作用[13]。

根据IEEE工作组以及CIGER分别提出的雷电流幅值累积概率表达式, 综合两者特点, 归纳出雷电流幅值累积概率计算公式[14]:

其中, Pc为雷电流幅值大于某一个值的累积概率;I为雷电流幅值 (k A) ;a为中值电流, 表示雷电流幅值累积概率大于a的概率为50%;b为拟合指数。

淮安地区雷电流强度累积概率实际监测值以及拟合曲线如图6所示, 可以看出, 闪电强度大于32 k A的概率小于50%, 大于40 k A的概率小于22%, 大于60 k A的概率小于8%, 而大于100 k A的概率小于1.22%。

根据雷电流幅值累积概率计算公式, 对淮安地区闪电强度累积概率进行拟合, 拟合方程为:

可以看出, 拟合曲线与实际监测值基本一致, 说明了拟合效果较好。因此, 以后在对淮安地区进行雷电灾害风险评估工作时, 可以根据上述闪电强度累积概率拟合方程, 进行易损性区划等防雷工作研究。

3 结论

(1) 淮安地区闪电活动以负地闪为主, 占90%, 正地闪仅占10%, 正、负地闪次数差异性较大;闪电活动月分布差异性较大, 地闪主要集中在6—9月, 发生闪电次数为19 010次, 占全年总闪数的96%。

(2) 淮安地区近4年来闪电频数日变化呈单峰型, 闪电活动的高峰期为14:00—18:00, 其中在17:00主峰值时刻, 平均内雷击闪电次数为4 670次/h。负闪与总闪日变化趋势相一致, 正闪数量逐月波动不明显。

(3) 淮安地区闪电密度较大的地区主要集中在南部以及东部区域, 平均闪电密度为2.39次/km2·年。总闪强度集中在10~40 k A, 总闪平均强度平均值为32 k A。

安徽省汛期降水时空分布特征 篇10

1 资料与方法

该研究降水数据来源于中国气象数据网地面气候资料。筛选出了安徽省气象数据连续且完整的15个气象站点1961—2014年共54年的月平均降水资料,通过自然正交分析(EOF)和Morlet小波变化分析方法,对安徽省54年汛期(6—8月)降水的时空分布和周期特征进行分析说明。

2 安徽汛期降水时空分布特征

2.1 降水的气候特征分析

图1a给出了安徽汛期多年平均降水分布区域图。从图中可知,安徽汛期降水整体表现为由南向北减少,降水量超过600 mm的站点主要为安庆、宁国、黄山和屯溪站,其中黄山站的降水量最大,达到了800 mm。而位于最北的砀山站汛期降水量最少,不到450mm。由安徽汛期降水量区域分布规律可知淮河和长江的分界作用明显,在淮河以北区域降水量最少,其次为江淮流域,而江南地区降水量最多。

安徽省的降水主要集中在夏季汛期阶段,图1b为每个站点的汛期降水量占全年降水量的百分比区域分布,可以明显看出,与年平均汛期降水量分布表现相反,大致呈现出由南向北递增。在年平均降水量不足500 mm的区域,其汛期降水量所占百分比基本都超过了50%,而降水量最少的砀山站,所占比例最高。

2.2 降水的空间分布特征

安徽省季风气候明显,其降水场的空间分布也表现出一定的差异。为了解安徽汛期降水量的空间分布型,对所选气象台站1961—2014年共54年的汛期降水量进行标准化处理后,通过EOF方法对其进行分解。

表1给出了EOF分解后前4个模态的解释方差和累计解释方差,由表1可知,前4个累计方差就已经达到了80%。图2给出了前4个模态的空间分布型。由第1模态(图2a)可知,安徽全省基本一致为负值,分布呈现纬向特征,绝对值大值区主要在安徽西南地区,表明全省汛期降水同时增多或减少,与谢五三等[6]的结论基本一致;从第2模态(图2b)的空间分布可以看出,零线将安徽分为东西两部分,西部为负值区,东部为正值区,说明在汛期阶段东西部的降水量呈现相反的相位分布,东部多、西部少或者东部少、西部多;由第3模态(图2c)可知,零线大致将安徽分为北、中和南三部分,其中北部和南部为正值区,中部为负值区,表明汛期降水同时表现为南北多(少)中间少(多)的分布特征;由第4模态(图2d)可以看出,绝对值大值区主要位于安徽西部,正值区集中在南部和北部中间区域,而其东西两侧主要为正值的,表现出安徽汛期降水东西向大致呈现出多少多或少多少的分布型。

2.3 周期特征

小波分析是一种时、频多分辨率的分析方法,是一个时间和频率的区域变换,因而能有效地从信号中提取信息,通过伸缩、平移等运算功能对函数或信号进行多尺度的细化。由于母小波的种类较多,该研究主要采用Morlet小波分析气温和降水量在不同时段上的主要变化振荡周期[9,10]。通过上述分析已经知道安徽汛期降水的空间分布,为了解汛期降水的周期特征,对1961—2014年降水进行小波分解。图3显示,小波系数为正时代表汛期降水偏多;系数为负时表示降水偏少。

由图3可知,汛期降水量变化存在8~10、6年和2~4年的周期。其中,2~4年周期在20世纪70年代和90年代中后期比较明显,6年周期在20世纪60—70年代较明显,而8~10年的周期在整个时间序列中基本一直存在。在8~10年的时间尺度上,表现为“偏少-偏多”6个交替循环过程,2014年后,等值线未闭合,说明以后降水将进入偏少阶段。

3 结论与讨论

(1)安徽省汛期降水量占全年降水量的40%以上,降水量大致由南向北递减,降水量最多的江南地区和最少的淮河以北区域,汛期降水所占比例表现相反。

(2)汛期降水量的EOF分解得到前4个模态的累计解释方差达到80%,第1模态基本表现为全省一致,为主要模态;第2模态为东西相反的分布型,降水量东多(少)西少(多);第3模态分为3部分,说明汛期降水量表现为南北多(少)、中间少(多);第4模态的空间分布,说明安徽汛期降水还可分为东西向的“多少多”或者“少多少”的分布型。

(3)汛期降水表现出明显的周期振荡特征,主要有2~4、6和8-10年的周期变化,且8~10年的周期特征表现在整个时间序列中。

(4)在全球变暖的大环境下,全国降水出现明显增多和强度增强,包括安徽在内的汛期降水也随着气候系统的动力热力变化呈现出明显的时空变化特征,但气候系统的变化包括多个因素的共同作用,表现十分复杂,非单一情况能阐述清楚,有待于进一步研究。

摘要：利用安徽省1961—2014年月平均降水资料,通过自然正交分解(EOF)和Morlet小波变换等分析方法分析了安徽省汛期(6—8月)降水的时空分布特征。结果表明,汛期降水量在空间分布上由南向北依次递减,每个站点降水占全年降水的百分比呈现相反的空间分布;EOF前4个模态的累计解释方差贡献率达到80%,第1模态全省基本为负,绝对值大值区主要分布在安徽西南部;第2模态表明东西部降水为相反分布型;第3模态表现为南北多(少)中间少(多)的分布特征;第4模态说明汛期降水东西向大致呈现出“多少多”或“少多少”分布型;汛期降水存在8—10年的周期,贯穿于整个时间序列;还存在6年和2~4年的周期变化,在8—10年的时间域上,安徽汛期降水经历“少到多”的6个循环交替。

关键词：汛期降水,时空分布,安徽

参考文献

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