海口市雷暴氣候特征及其灰色預(yù)測(cè)模型研究
發(fā)布時(shí)間:2018-06-26 來源: 日記大全 點(diǎn)擊:
摘要:本文利用?谑1951年~2014年地面氣象觀測(cè)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?谑欣妆夂蚪y(tǒng)計(jì)特征、災(zāi)變年預(yù)測(cè),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年為海口市年雷暴日突變年,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(cè)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;钴S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)妆┤斩唐诎l(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(cè)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(chǎng)能量,使用多重分析方法,研究了南北、東西兩個(gè)磁場(chǎng)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(chǎng)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(shì),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┤沾碓伦兓卣,采用M-K突變檢驗(yàn)的方法來研究?谑欣妆┤瞻l(fā)展趨勢(shì)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(cè)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(cè)。
1 數(shù)據(jù)來源及使用說明
根據(jù)1951年~2014年?谑兄鹪吕妆┤諗(shù)據(jù),對(duì)?谑欣妆夂蜻M(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并對(duì)未來雷暴日進(jìn)行短期預(yù)測(cè),使用數(shù)據(jù)來源于海南省氣象局地面氣象觀測(cè)資料。文中在對(duì)?谑写碓吕妆┤占竟(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?谑欣妆┤赵伦兓(guī)律。年雷暴日代表月變化趨勢(shì)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,海口市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(shì),說明了在此年份期間海口市雷暴日波動(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(shì),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年為海口市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年之前海口市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?谑5月份雷暴日較少。
從7月份雷暴日變化趨勢(shì)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,?谑欣妆┗顒(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(shì),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(shì)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(shì),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(shì),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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