贵州省61年冰雹气候特征及其成因分析

刘涛; 夏晓玲; 彭宇翔; 唐辟如; 李皓; 文继芬

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2023.075

贵州省61年冰雹气候特征及其成因分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.075

刘涛^{1, 2},
夏晓玲³,
彭宇翔^2, ,,
唐辟如²,
李皓^{2, 4},
文继芬²

1.
贵州省山地气象科学研究所，贵州贵阳 550002
2.
贵州省人工影响天气办公室，贵州贵阳 550081
3.
贵州省气象服务中心，贵州贵阳 550002
4.
中国气象局云雾物理环境重点开放实验室，北京 100081

基金项目:

国家自然科学基金地区科学基金 41965010

贵州省科技计划项目黔科合支撑[2020]1Y067号

贵州省科技计划项目黔科合基础-ZK[2021]一般217

贵州省科技计划项目黔科合基础-ZK[2022]一般246

贵州省科技计划项目黔科合基础-ZK[2023]一般200

贵州省气象局重要业务科研项目黔气标合ZY[2018]04

中国气象局云雾物理环境重点开放实验室开放课题 2021Z00724

中国烟草公司重点研发项目 2022XM12

详细信息

通讯作者:
彭宇翔，男，贵州省人，硕士，主要从事人工影响天气方面的研究。E-mail：1070792379@qq.com

中图分类号: P445
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出版历程
- 收稿日期: 2022-08-02
- 修回日期: 2023-09-28
- 网络出版日期: 2024-03-16
- 刊出日期: 2023-12-20

CLIMATIC CHARACTERISTICS AND CAUSES OF HAIL IN GUIZHOU: 1961—2021

LIU Tao^{1, 2},
XIA Xiaoling³,
PENG Yuxiang^{2
, ,},
TANG Piru²,
LI Hao^{2, 4},
WEN Jifen²

1.
Guizhou Institute of Mountain Meteorological Science, Guiyang 550002, China
2.
Guizhou Weather Modification Office, Guiyang 550081, China
3.
Guizhou Meteorological Service Center, Guiyang 550002, China
4.
Key Laboratory for Cloud Physics of China Meteorological Administration, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 选取1961—2021年贵州省84个国家站冰雹观测资料，运用回归分析、小波分析和EOF分解对贵州省近61年冰雹发生的时空分布特征进行研究，并通过分析大气环流和外强迫因子的异常，探究冰雹日数极端年份的成因。结果表明：贵州省一年四季均有冰雹，春季最多，秋季最少。冰雹出现时间以14—01时的午后到夜间为主。贵州省冰雹的发生有14年和8年的周期，1995年后主周期变短，出现频次减少。冰雹主要分布在中西部，年均冰雹频次与海拔呈正相关，EOF分解后，贵州省冰雹空间分布前两个模态在空间向量场上呈现为全省一致型和东西相反型，受大尺度环流及地形影响产生的冰雹为减少的趋势，1991年后贵州省中部以东受地形激发及局地对流产生的冰雹有略微上升的趋势，但其方差贡献率较小，因此贵州省整体冰雹日数为下降趋势。通过极端冰雹年的大气环流和外强迫因子的分析，发现La Niña年海温的异常激发了热带西北太平洋异常气旋，导致该地区副高偏弱，进一步影响到贵州及其周边的位势高度有负异常，不利于贵州省冰雹的发生，对应贵州的少雹年，而El Niño年则相反，对应贵州省的多雹年。
- 冰雹 /
- 时空分布特征 /
- EOF分解 /
- 小波分析 /
- 成因分析
Abstract: Based on the hail observational data from 84 national stations in Guizhou Province during 1961 —2021, the temporal and spatial distribution of hail in Guizhou in recent 61 years were studied by using regression analysis, wavelet analysis and EOF decomposition. Anomalies of atmospheric circulation and external forcing factors were also adopted to analyze hail frequency. The results showed that hail can occur all year long in Guizhou with most in spring and least in autumn. On a daily scale, hail mainly occurred in the afternoon and evening from 14: 00 to 01: 00. The occurrence of hail in Guizhou showed oscillation cycles of 14 years and eight years, and the trend changed around 1995 with shorter oscillation and lower frequency. The central and western regions were more hail-prone, and the annual average hail frequency was positively correlated with altitude. After EOF decomposition, the first two modes of spatial distribution of hail in Guizhou were provincial consistent and east-west opposite in the spatial vector field. Hail caused by large-scale circulation and topography tended to decrease. After 1991, hail induced by terrain and local convection in the east of central Guizhou slightly increased, but its variance contribution rate was small. Therefore, the overall number of hail days in Guizhou exhibited a downward trend. Through the analysis of atmospheric circulation and external forcing factors, it was found that the anomaly of sea surface temperature in a La Niña year triggered abnormal cyclones in the tropical northwest Pacific, leading to a weaker Subtropical High in the region and further affected negative height anomalies in Guizhou and its surrounding areas, which was favorable for the occurrence of hail in Guizhou. By contrast, the number of hail events in Guizhou decreased in El Niño years.
- hail /
- temporal and spatial distribution characteristics /
- EOF decomposition /
- wavelet analysis /
- cause analysis

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图 1 贵州省站点分布及海拔高度

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图 2 逐年(a)、10年(b)累计冰雹日数

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图 3 不同季节冰雹日数及变化趋势

a. 春季；b. 夏季；c. 秋季；d. 冬季。

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图 4 贵州省冰雹开始时间频率分布

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图 5 1961—2021年贵州省年冰雹日数的小波方差图(a)和小波系数实部等值线图(b)

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图 6 1961—2021年贵州省站点年平均冰雹次数(a)、海拔与冰雹频次的线性关系(b)

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图 7 不同季节贵州省冰雹频次空间分布

a. 春季；b. 夏季；c. 秋季；d. 冬季。

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图 8 贵州省冰雹发生的1、2模态特征向量分布和时间系数

a. 第1模态特征向量分布；b. 第2模态特征向量分布；c. 第1模态时间系数；d. 第2模态时间系数。

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图 9 500 hPa少雹年(a)、多雹年(b)春季涡动位势高度和差异场(c)

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图 10 100 hPa少雹年(a)、多雹年(b)春季极涡和差异场(c)

白色等值线为平均场，填色为距平，黑点为距平通过显著性检验的格点。

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图 11 海表面温度异常场与ONI指数线性回归的850 hPa风异常场

C和A分别表示气旋和反气旋异常。
a. 少雹年前一年冬季；b. 多雹年前一年冬季；c. 少雹年当年春季；d. 多雹年当年春季。

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表 1 极端冰雹日数和年份

多雹年		少雹年
年份	冰雹日数	年份	冰雹日数
1963	53	1996	19
1969	54	1999	14
1979	54	2010	14
1980	51	2011	19
1982	59	2012	14
1983	52	2017	15

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表 2 不同季节及月份冰雹频率(频次)

季节	月份	月频率(频次)	季频率(频次)	季节	月份	月频率(频次)	季频率(频次)
春	3	19% (413)	65.4%(1 418)	秋	9	1.2%(25)	7.1%(153)
	4	27.4%(593)			10	3%(66)
	5	19%(412)			11	2.9%(62)
夏	6	4.3%(93)	12.2%(265)	冬	12	1.4%(31)	15.3%(332)
	7	3.6%(78)			1	3.9%(84)
	8	4.3%(94)			2	10%(217)

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表 3 年冰雹日数EOF分解的前10个特征向量贡献率

模态	特征值	方差贡献率	累计方差贡献率	特征根误差下限	特征根误差上限
1	23.530	0.182	0.182	19.899	27.161
2	8.918	0.069	0.251	7.542	10.294
3	6.582	0.051	0.302	5.566	7.597
4	6.531	0.051	0.352	5.523	7.539
5	5.965	0.046	0.399	5.045	6.886
6	5.262	0.041	0.439	4.450	6.074
7	5.050	0.039	0.478	4.271	5.830
8	4.662	0.036	0.514	3.943	5.381
9	4.540	0.035	0.549	3.840	5.241
10	3.850	0.030	0.579	3.256	4.444

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