�？谑欣妆�氣候特征及其灰色預(yù)測模型研究

　　摘要：本文利用�？谑�1951年～2014年地面氣象觀測雷暴日資料，采用了一元線性方程、5年滑動(dòng)平均、M-K突變檢驗(yàn)、灰色理論等方法，研究了�？谑欣妆�氣候統(tǒng)計(jì)特征、災(zāi)變年預(yù)測，得到以下結(jié)論：一是通過對(duì)代表月雷暴日變化特征分析得出，5月份雷暴日每10年減少1.7天左右，7月份雷暴日每10年減少1.6天左右，9月份雷暴日每10年減少1天左右；二是通過對(duì)雷暴日年際、代表月突變年檢驗(yàn)得出，1982年為�？谑心昀妆┤胀蛔兡辏�1980年為5月份、9月份雷暴日突變年，1975年為7月份雷暴日突變年；三是運(yùn)用灰色理論建立了雷暴日災(zāi)變年預(yù)測模型，研究得出未來出現(xiàn)年雷暴日高于100天的年份為2025年。
　　關(guān)鍵詞：雷暴日；時(shí)間尺度；M-K檢驗(yàn)；灰色理論
　　中圖分類號(hào)： P446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.08.063
　　海南省位于我國最南端，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，根據(jù)雷暴資料統(tǒng)計(jì)得出，海南省年平均雷暴日達(dá)100多天，屬于多雷活動(dòng)地區(qū)。海南省四周環(huán)繞海洋，水資源條件充足，有利于雷暴氣候的產(chǎn)生和發(fā)展[1]，因此海南地區(qū)雷暴活動(dòng)較為活躍。活躍的雷暴天氣不僅會(huì)對(duì)人畜造成一定的傷亡，同時(shí)對(duì)電力以及通信系統(tǒng)都會(huì)造成一定的損壞，還會(huì)對(duì)電子設(shè)備信號(hào)的正常傳輸造成一定的干擾，因此有必要研究海南地區(qū)雷電活動(dòng)特征，并能夠?qū)�雷暴日短期發(fā)展進(jìn)行預(yù)報(bào)，為海南地區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的開展提供指導(dǎo)。
　　根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-2010）[2]中指出，雷暴日數(shù)是計(jì)算建筑物預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)，并對(duì)建筑物進(jìn)行等級(jí)劃分的一個(gè)重要參數(shù)。同時(shí)，（IEC62305-2）風(fēng)險(xiǎn)管理[3]中也指出，雷暴日是雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中一個(gè)非常重要的因子。國內(nèi)很多學(xué)者對(duì)全球以及不同區(qū)域雷電活動(dòng)進(jìn)行了一系列研究，姜蘇等[4]利用全球三個(gè)測站極低頻閃電活動(dòng)背景信號(hào)南北、東西兩個(gè)方向上的磁場能量，使用多重分析方法，研究了南北、東西兩個(gè)磁場分量信號(hào)的多重分布特征，研究發(fā)現(xiàn)南北、東西方向上的磁場信號(hào)均具有長程相關(guān)性，并得出可以使用多重分形譜參數(shù)對(duì)Q-burst進(jìn)行識(shí)別。郭冬艷等[5-6]利用海南地區(qū)逐日雷暴資料，采用EOF正交函數(shù)分解法對(duì)海南地區(qū)雷暴氣候特征進(jìn)行研究。研究表明，海南年雷暴日呈顯著的遞減趨勢，具有北部內(nèi)陸雷暴多、南部沿海較少空間分布的特征。
　　本文使用1951年～2014年�？谑兄鹪吕妆┤战y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用氣候傾向率來研究�？谑欣妆┤沾�表月變化特征，采用M-K突變檢驗(yàn)的方法來研究�？谑欣妆┤瞻l(fā)展趨勢以及突變年情況，最后采用灰色理論建立雷暴日災(zāi)變年預(yù)測模型，用于對(duì)�？谑欣妆┤粘霈F(xiàn)災(zāi)變的年份進(jìn)行預(yù)測。
　　1 數(shù)據(jù)來源及使用說明
　　根據(jù)1951年～2014年海口市逐月雷暴日數(shù)據(jù)，對(duì)海口市雷暴氣候進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)未來雷暴日進(jìn)行短期預(yù)測，使用數(shù)據(jù)來源于海南省氣象局地面氣象觀測資料。文中在對(duì)�？谑写�表月雷暴日季節(jié)性變化規(guī)律的研究中，代表月選取原則為：5月份代表春季、7月份代表夏季、9月份代表秋季。
　　2 雷暴日時(shí)間活動(dòng)規(guī)律
　　2.1雷暴日代表月變化規(guī)律
　　本文選取1951年～2014年�？谑�5月、7月、9月逐年雷暴日數(shù)據(jù)，研究海口市雷暴日月變化規(guī)律。年雷暴日代表月變化趨勢以及5年滑動(dòng)平均結(jié)果見圖1。對(duì)于5月份，從圖中統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，�？谑�5月份逐年雷暴日波動(dòng)幅度較大，從距平值可以看出，在1951年～1975年期間5月份雷暴日距平值以正值為主，僅4個(gè)年份的雷暴日距平值為負(fù)數(shù)，表明了�？谑�5月份在此年份期間雷暴活動(dòng)較多，要高于平均值水平，在1976年～1993年期間年雷暴日距平值呈正負(fù)交替發(fā)展變化趨勢，說明了在此年份期間�？谑欣妆┤詹▌�(dòng)幅度較大，在1994年～2014年雷暴日距平值以負(fù)值為主，其中僅1個(gè)年份的雷暴日距平值為正數(shù)，表明了�？谑�5月份在此年份期間雷暴活動(dòng)較少，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平均值水平。根據(jù)一元線性回歸方程得出，5月份雷暴日呈逐年遞減的發(fā)展趨勢，其中求出的年雷暴日氣候傾向率為-1.7天/10年，表明了5月份雷暴日每10年減少1.7天左右，遞減幅度較高。從5年滑動(dòng)平均曲線可以看出，1983年為�？谑�5月份雷暴日的一個(gè)轉(zhuǎn)折年，即在1983年之前，5年滑動(dòng)平均曲線值均大于0，說明了在1983年之前�？谑�5月份雷暴較多；在1983年之后，5年滑動(dòng)平均曲線值均小于0，說明1983年以后海口市5月份雷暴日較少。
　　從7月份雷暴日變化趨勢統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖中可以看出，在1951年～1980年期間年雷暴日距平值以正值為主，僅5個(gè)年份的雷暴日距平值為負(fù)數(shù)，因此可以說明在此年份期間，海口市雷暴活動(dòng)較為頻繁，雷暴日要高于平均值水平，這一雷暴日較多的時(shí)期基本與5月份的相一致。從1980年開始年雷暴日距平值以負(fù)值為主，表明1980年～2014年間7月份雷暴日較少。根據(jù)一元線性回歸方程得出，7月份雷暴日呈逐年遞減的發(fā)展趨勢，其中求出的年雷暴日氣候傾向率為-1.6天/10年，表明了7月份雷暴日每10年減少1.6天左右，遞減幅度僅次于5月份雷暴日遞減的速度。同時(shí)可以得出，1980年為7月份雷暴日活動(dòng)變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折年。
　　從9月份雷暴日變化趨勢統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖中可以看出，在1951年～1966年期間年雷暴日距平值以正值為主，僅有4個(gè)年份的雷暴日距平值為負(fù)數(shù)，因此可以說明在此年份期間，年雷暴日高于平均值水平，在1967年～1985年期間年雷暴日距平值呈正負(fù)交替發(fā)展變化趨勢，說明了在此年份期間年雷暴日波動(dòng)幅度較大，在1986年～2014年期間年雷暴日距平值以負(fù)值為主，表明了在此年份期間9月份雷暴日較少。根據(jù)一元線性回歸方程得出，9月份雷暴日也呈逐年遞減的發(fā)展趨勢，其中求出的年雷暴日氣候傾向率為-1天/10年，表明了9月份雷暴日每10年減少1天左右，遞減幅度要小于5月份和7月份雷暴日遞減的速度。同時(shí)可以得出，1985年為9月份雷暴日活動(dòng)變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折年。

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