1968—2013年臨夏州冰雹時空分布特征分析

張淑芳++常自祎++韋伯龍++閆旭東++王琨++羅小梅++文慧

摘要 選取1968—2013年甘肅省臨夏州6個站氣象資料和中國氣象災害大典等資料，對冰雹時空分布特征進行統計分析。結果表明：臨夏州冰雹日數以山區為最多，平川較少。移動路徑基本是西北—西南—東南等一線。冰雹具有明顯的季節變化，主要出現在6—9月，6月為冰雹多發期。近27年（1987—2013年）臨夏州年冰雹日數呈減少趨勢。冰雹發生主要集中在中午至傍晚。臨夏州中南部為冰雹災害重點防御區。

關鍵詞 冰雹；時空分布；綜合指標；甘肅臨夏；1968—2013年

中圖分類號 P429 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0202-03

Abstract Based on the datas from 6 weather stations of Linxia Prefecture in Gansu Province from 1968 to 2013 and Chinese Meteor-ologicaldisaster Dictionary，the characteristics of temporal and spatial distribution of hail disaster were analyzed. The results indicated that in Linxia Prefecture，the hail days was the most in the mountainous area，and less in plain areas. The moving track of hail was from southwest to northwest，then to southeast. The seasonal change of hail was obvious，hails mainly occurred from June to September，especially in June. The days of hail deceased during the recent 27 years（1987-2013）. Hail usually occurred from noon to evening. The key hail prevention areas were central and southern Linxia Prefecture.

Key words hail；temporal and spatial distribution；comprehensive index；Linxia Gansu；1968-2013

冰雹天氣是指通常在暖背景時，由于強對流天氣系統所造成的短時間內劇烈變化的天氣現象，該天氣現象突發性非常強，并且破壞力非常大[1]。冰雹局地性強，而且持續時間短，但因來勢猛、強度大，并同時伴有短時強降水、雷電、大風等，瞬間即能給農業造成較大危害[2]，同時對林業、工業、通訊、交通等也會造成極大的危害。

分析冰雹的氣候態特征利于更好地理解與掌握其發生規律，大多集中于短時（0～12 h）天氣預報方法研究、揭示其形成的物理機制等[3-6]。目前，較流行的觀測方法是利用中尺度的觀測結果同時聯合分析雷達等氣象資料研究該種天氣現象[7-8]?；谶@些方法，利用1968—2013年氣象資料，對甘肅省臨夏州的冰雹變化特征進行分析，重點是分析1968—2013年臨夏州6個常規氣象臺站關于46年冰雹觀測資料，以為臨夏州冰雹天氣預警和防災減災提供指導。

1 研究區概況

臨夏州位于臨夏州地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，共有8個縣市（積石山保安族東鄉族撒拉族自治縣、永靖縣、和政縣、東鄉族自治縣、臨夏縣、康樂縣、臨夏市和廣河縣），總面積為8 169 km2。有130個鄉鎮（街道辦），1 149個行政村，總人口200.01萬人。

全州有耕地面積14.33萬hm2，各類林地面積32.4萬hm2，水面7.24萬hm2。農村人均占有耕地800 m2，全州森林覆蓋率為16.3%，人均擁有水資源17 619 m3。全州分為3類地區，分別為山陰地區、干旱地區和川塬地區，面積各占33%左右，不同地區雨量和日照差異很大，其中山陰和川塬地區雨熱資源比較豐富，適合農牧業生產。臨夏州氣象災害占整個自然災害的86%以上，對農牧業生產危害極大。冰雹是臨夏主要氣象災害。據統計，全州1971—2000年30年中，遭受嚴重雹災的年份達17年，一般年份因雹災造成的經濟損失在2 000萬～5 000萬元，并隨著經濟作物的價值逐年增高。因此，通過分析甘肅省臨夏州冰雹的變化特征，減輕其對農牧業的危害程度是非常有必要的。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據資料來源

本文所用數據選自《甘肅氣候》[9]《臨夏氣象》《臨夏回族自治州志（上冊）》[10]《臨夏州民族日報》和州民政局提供的相關數據與資料。

數據收集過程中對于2個以上縣如果同年或同月，不同日期發生冰雹時，被記錄為冰雹發生的不同頻次。規定：當某測站在某日觀測到1次或1次以上冰雹天氣現象時，不論其時間長短都定義該測站在該日為1個雹日。選取臨夏州資料齊全具有代表性的6個臺站，資料年份段為1968—2013年。冰雹災害資料主要采用《臨夏回族自治州志》記載的相關數據。

2.2 研究方法

冰雹災害的綜合評估指標是在分項評估指標的基礎上，利用模糊綜合關聯度模型計算得到。冰雹災害的評估指標為冰雹強度指標、冰雹持續時間指標和覆蓋范圍指標。

2.2.1 計算方法。

（1）冰雹強度指標：

其中，Zmax為雷達觀測最大回波強度（單位：dBZ），Hmax為雷達觀測最大回波頂高（單位：km）。

（2）冰雹持續時間指標：

其中，L為雷達觀測冰雹云水平尺度（單位：km），V為雷達觀測冰雹云移動速度（單位：km/h），Trep為人工觀測冰雹持續時間（單位：h）。

（3）覆蓋范圍指標：

其中，n為被評估區域內出現冰雹云回波的下一級行政區域數，N為區域內下一級行政區域總數。

（4）冰雹災害的綜合評估指標計算方法：

Ihai=Ihin×0.5+Itim×0.3+Icov×0.2

2.2.2 冰雹災害等級評估。冰雹災害綜合評估指標所隸屬的級別即為該冰雹災害的評估等級。冰雹災害等級評估標準見表1。

3 冰雹時間變化特征分析

3.1 冰雹年際變化特征

分析1968—2013年臨夏州冰雹數據，可知46年冰雹頻次呈正向波動變化，總的變化趨勢是先增加后減少，其線性傾向率為-0.247 8次/10年。同時分析發現，進入20世紀80年代以后冰雹發生的頻次猛的攀升到最高點，到90年代冰雹頻次開始逐漸減小，在1968—2013年間，冰雹頻次有個高值，達42次，在1991年降到谷底，冰雹頻次才發生2次。從1992年開始，冰雹頻次又逐漸上升趨勢，增幅不是很均勻，直到2011年又是一個突變點，頻次有降到2次，之后又逐漸升高，冰雹頻次超過20次的年份有7年，10～20次有22年，小于10次的有17年。在總體上，臨夏州冰雹頻次是70年代、90年代較低，80年代波動幅度增大，頻次最高，至1987年達高峰，從21世紀開始有明顯回落，46年來臨夏州大部分年份都要發生10次以上冰雹（圖1）。一般來說，降水多的年份冰雹出現的頻次多，降水少的年份冰雹出現的頻次也少。

在臨夏州冰雹的年際變化具有明顯的區域性差異。在東鄉縣除2009年外，其余年份均有冰雹發生，其中1987年出現最高值，頻次為15次，東鄉縣是臨夏州冰雹發生最多的縣，其次是和政縣，其后依次為廣河縣>康樂縣>臨夏市>永靖縣。永靖縣是臨夏州冰雹發生頻次最少的縣。

從總體來看，東鄉縣在臨夏州各縣中冰雹發生頻次增長趨勢最顯著，與臨夏州冰雹頻次整體變化趨勢一致，即20世紀80年代后期有個增長峰值，之后逐漸回落，2009年降至谷底，其線性傾向率為-0.071 6次/10年。在和政縣近46年來冰雹頻次波動較大，其線性傾向率為-0.048 2次/10年（圖2），20世紀70年代共發生39次，80年代30次，90年代21次，2000—2010年間27次，整體呈“W”型趨勢發展，2011—2013年發生的次數明顯降低，只有1次。

3.2 冰雹季節變化特征

分析臨夏州1968—2013年間冰雹月頻次可發現，1—3月和10—12月未發生，4—9月均有降雹，其中5—7月是冰雹多發期（圖3）。臨夏市最旱降雹日期在3月24日（1968年），最遲降雹在9月6日（1988年）。各地降雹集中于5—9月。而以6月最多，臨夏市平均降雹日數0.6 d，最多4 d；和政平均0.8 d，最多3 d；康樂平均0.6 d，最多2 d；廣河平均0.8 d，最多3 d，東鄉最多的月份出現在7月，平均防雹日數0.9 d，最多3 d，永靖7月平均0.7 d，最多3 d。

降雹時間一般在午后至前半夜。根據臨夏市1970—1979年31次冰雹統計，降雹時間在13：00—23：00之間，其中17：00—20：00最多，占總降雹的54.5%。

4 冰雹空間變化特征分析

臨夏州位于臨夏州地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，由于臨夏州的特殊地形、地貌，造成積石山、太子山山脈的背風坡，非常利用冰雹的發生。故此臨夏州冰雹空間分布具明顯的區域性（圖4）。從整體看，綜合這46年，臨夏州整個的降雹趨勢是明顯減弱的，20世紀70年代有個峰值，80年代次之，直到2011—2013降到最低。臨夏州各縣降雹的分散性很明顯，尤其2011—2013年體現的非常明確，全州6個站，4個站降雹，永靖、康樂2個站沒有。各縣情況，位于臨夏州東北部的東鄉縣，是臨夏州發生冰雹最多的地方，平均每年發生冰雹的頻次為3.2次，究其原因，是因該縣海拔為本州最高，地形特點造成易于發生冰雹。其次為和政縣，年均冰雹頻次2.6次。其他各縣冰雹頻次比例為廣河>康樂>永靖縣，分別為2.0、1.9、1.3次。

總的來說，在臨夏州冰雹的高頻區位于東北部、偏南山區，而低頻區位于比較干旱的永靖縣。

5 雹災對農業生產的影響分析

通過利用灰色關聯方法分析臨夏州冰雹災害，依據2.2.1各公式計算出臨夏州各縣市的灰色關聯度及關聯序（表2），按照關聯度大小對臨夏州6個縣市進行排序：東鄉>和政>廣河>康樂>臨夏市>永靖，關聯度越大，災情越嚴重。

各縣市灰色關聯度分類根據臨夏州各縣市雹災灰色關聯度大小，可分為以下3個大區：①特重雹災區（1.0～1.6），包括東鄉、廣河和和政縣；②重雹災區（0.7～1.0），包括康樂、臨夏市；③中雹災區（0.4～0.7），包括永靖縣。受北部低渦型和緯向型天氣過程的影響降雹，雹云以雷暴云、MCS為主[11]。州內各縣市農業經濟發展差異較大，承載體單位面積的受災成本也不同，所造成的經濟損失差異較大。

6 結論

（1）臨夏州整個的降雹趨勢是明顯減弱的，20世紀70年代有個峰值，80年代次之，近27年（1987—2013年）逐漸降低。從年季圖上看，臨夏州各縣降雹的分散性很明顯，尤其2011—2013年體現的非常明確，全州6個站，4個站降雹，永靖、康樂2個站沒有。

（2）冰雹頻次具有明顯的季節變化特征，每年1—3月和10—12月未發生，4—9月均有降雹，其中5—7月是冰雹多發期。臨夏市最早降雹日期在3月24日（1968年），最遲降雹在9月6日（1988年）。各地降雹集中于5—9月，屬于春末到夏季型。

（3）用灰色關聯災情評估模型，以縣為單位對臨夏州各縣市災情排序分級，分為3個大類：①特重雹災區（1.0～1.6），包括東鄉、廣河和和政縣，主要是受北部低渦型和緯向型天氣過程的影響降雹，雹云以雷暴云、MCS為主[11]；②重雹災區（0.7～1.0），包括康樂、臨夏市；③中雹災區（0.4～0.7），包括永靖縣。州內各縣市農業經濟發展差異較大，承載體單位面積的受災成本也不同，所造成的經濟損失差異較大。

（4）建議在雹災多發的農牧業重點縣市加強人工防雹系統，有效提高當地防雹減災能力，尤其是東鄉、廣河、和政、康樂雹災一類和二類區，應加強防雹體系建設，減少雹災對農業造成的損失，促進農牧業生產和發展。

7 參考文獻

[1] 郭江勇，張強，楊民.對西北地區冰雹影響因子的探討[J].災害學，2005，20（1）：40-44.

[2] 劉德祥，白虎志，董安祥.中國西北地區冰雹的氣候特征及異常研究[J].高原氣象，2004，23（6）：795-803.

[3] 王芝蘭，陳錄元，尚可政，等.青海強對流天氣時空特征及其對氣候變暖的響應[J].干旱氣象，2011，29（4）：439-445.

[4] 張定全，張玲，彭永武.甘肅中部地區冰雹災害分析及防御[J].干旱氣象，2011，29（2）：245-250.

[5] 趙紅巖，寧慧芳，徐金芳，等.西北地區冰雹時空分布特征[J].干旱氣象，2005，23（4）：37-40.

[6] 董安祥，張強.中國冰雹研究的新進展和主要科學問題[J].干旱氣象，2004，22（3）：68-76.

[7] 周永祥，周促顯.寧夏氣候與農業[M].銀川：寧夏氣象出版社，1986：64-68.

[8] 沈樹勤.沿海槽后西北氣流冰雹發生條件的對比分析[J].氣象科學，1985，5（1）：18-22.

[9] 李棟梁，劉德祥.甘肅氣候[M].北京：氣象出版社，2000：324-361.

[10] 臨夏州志編纂委員會.臨夏回族自治州志：上冊[M].蘭州：甘肅人民出版社，1993.

[11] 王鼎豐.新疆冰雹的氣候統計特征[C]//新疆云物理及人工影響天氣文集.北京：氣象出版社，1999：85-92.