闪电定位分析烟台地区雷电活动时空分布特征

周凤芸　陈星宇

摘要利用山东省13个闪电定位仪组成的闪电监测定位系统获得的2007～2012年的云地闪资料，从雷暴日的时空分布、云地闪频次、强度、陡度以及闪电密度的时空分布特征进行统计分析。结果表明，烟台雷暴的时空分布差异明显，南部和北部沿海地区及中部丘陵地带相对较多，海岛长岛地区最少；雷电活动月变化呈单峰特性，主要集中在6～8月；2007～2012年间负地闪占地闪总数的98.72%；烟台地区闪电日分布主要活跃在13：00～23：00，67.81%以上的闪电均发生在这些时段，16：00、19：00、20：00、21：00为闪电高发时段，雷电活动最为强烈。

关键词地闪频数；闪电定位仪；雷击大地密度；时空分布；烟台地区

中图分类号S429文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01103-02

作者简介周凤芸（1973-），女，山东高唐人，工程师，从事防雷工作。

近年来，雷电活动及雷击灾害的研究报道较多，如郄秀书等分析指出全球闪电活动与气候变化关系密切[1]，闪电频数可以作为全球气候变化的敏感指示器[2-3]。不同地区的闪电活动有很大差异，分析闪电活动有助于了解当地对流性天气的发生和演变[4-6]。张敏锋等通过分析东北和北京地区的闪电活动，指出雷电活动与当地的天气背景和地理特征关系密切[5]；王学良等研究了年雷暴日数与雷击大地年平均密度关系，统计分析了台站周围不同半径距离范围内年平均云地闪电次数与年平均雷暴日数[6]；成勤等对我国中部五省的雷电分布特征的异同进行了详细探讨[7]。笔者在前人的研究结果的基础上，利用闪电定位系统资料，从雷暴日时空分布、地闪频次与强度的空间分布等方面分析了烟台地区雷电活动规律，以期了解烟台地区雷暴的活动规律。

1资料与方法

山东省闪电定位系统是LD-II型闪电定位系统，主要由13个闪电定位仪（分别布设在章丘、龙口、荣成、即墨、日照、东明、东平、沾化、夏津、鱼台、蒙阴、郯城和昌邑），可测量雷电波到达时间、方向、电磁场强度、极性和上升陡度等参数。该系统时钟同步精度可达0.1 μs，山东省内大部分地区闪电探测效率理论值为95%，定位精度可达300 m（图1）。闪电定位仪配合全球定位系统、卫星云图等能综合地监测雷电的发展。在此利用13个闪电定位仪组成的闪电监测定位系统获得的2007～2012年云地闪资料，采用统计分析方法，对雷暴日的时空分布、地闪频次、强度、陡度及闪电密度的时空分布进行了分析。

图1山东省闪电定位系统探测效率2结果与分析

2.1闪电密度与强度空间分布根据雷击大地年平均密度的定义，将所计算区域进行栅格化处理，精度0.05°。利用Ng=D/S（即地闪次数D除以地区面积S）计算每个栅格点内的年平均密度和强度，得到2007～2012年烟台雷击大地密度和雷电流幅值分布。由图2可见，烟台地区闪电密度分布呈明显的地域性差异，莱州市境内虎头崖附近闪电密度最大，达7.01次/（km2·a），其次是莱阳和栖霞境内，约4.00次/（km2·a），最小值为0.40次/（km2·a），位于烟台的东北海面上；雷击密度总体上从西南到东北方向减小。闪电强度较强的地方出现在烟台地区的周边区域，也就是海陆交界的地方，而不是落雷密度大的地方。

2.2闪电密度与强度概率分布以119.555 2°～121.924 9° E、36.579 2°～37.833 2° N区域代表烟台地区，计算2007～2012年正负地闪的强度分布及比例，结果（图3）发现，该区域内雷电流绝大部分为负极性；6年间共计闪电次数414 289次，正地闪5 307次，负地闪408 982次；正地闪强度主要分布在5～45 kA，该区间内正地闪次数占总正地闪的98.34%；负地闪强度集中在-35～-5 kA，占总负地闪的99.68%。由图3c可知，烟台地区平均雷电流强度为12.82 kA，最大雷电流强度为136.38 kA，最小雷电流强度为0.54 kA；>3 kA、>6 kA、>12 kA、>20 kA、>40 kA的累积概率分别为99.32%、87.05%、56.65%、15.75%、0.66%。

2.3地闪频数月分布从烟台地区地闪月分布频次（图4a）可知，7和8月份为雷暴的高发期，烟台每年的雷电活动呈现单峰特性，主要活动期为6～8月，90%以上的地闪均发生在这3个月，秋冬季活动较少，其他月份地闪较少发生，这与人工观测是相一致的；但人工记录中7月份的雷暴日数较8月份高，而闪电探测到的8月份的雷击次数却高于7月份，可见雷暴日数与雷击次数并不是完全正相关，因为传统的人工观测只要听到一次雷声就记为一个雷暴日，而不管雷击次数的多少，从这个意义上说，闪电定位资料更接近实际情况。可见虽然7月份雷暴日数较8月份多，但每个雷暴日平均的雷击频次却小于8月份。图22007～2012年烟台地区雷电密度（a）和雷电流幅值（b）等值线图32007～2012年烟台地区正地闪（a）、负地闪（b）次数分布以及雷电流强度累积概率分布（c）2.4 地闪频数日分布由图4b可见，烟台地区闪电日分布主要活跃在13：00～23：00，67.81%以上的闪电均发生在这些时段，16：00、19：00、20：00、21：00为闪电高发时段，雷电活动最为强烈。

3结论

（1）由于特殊的地形影响，烟台雷暴的时空分布差异明显，南部沿海地区海阳最多，中部丘陵地带相对较少；雷电活动月变化呈单峰特性，主要集中在6～8月，其中7月最强。

（2）烟台地区闪电密度分布与地形有关，西部平原多于东部丘陵，闪电强度的最大值位于莱州虎头崖。

（3）2007～2012年间负地闪占地闪总数的98.72%。正地闪强度集中在5～45 kA，占总正地闪的98.34%；负地闪强度集中在-35～-5 kA，占总负地闪的99.68%。

（4）烟台地区闪电日分布主要活跃在13：00～23：00，67.81%以上的闪电均发生在这些时段，16：00、19：00、20：00、21：00为闪电高发时段，雷电活动最为强烈。

参考文献

[1] 郄秀书. 全球闪电活动与气候变化[J].干旱气象，2003，21（3）：69-73.

[2] WILLIAMS E R.The Schumann resonance：A globe tropical there mo meter[J].Science，1992，256（5060）：1184-1187.

[3] REEVE N，TOUMI R. Lightning activity as an indicator of climate change[J]. Quart J Roy Meteoro Soc，1999，125（555）： 893-903.

[4] 于懷征，赵玉洁，张文琴，等. 山东省雷电活动的时空变化特征[J].山东气象，2009，12（4）：31-34.

[5] 张敏锋，刘欣生，葛正谟，等.我国北方地区雷电活动的时空特征[J].高原气象，2000，8（3）：277-284.

[6] 王学良，张科杰，黄小彦，等.湖北省雷暴日数与云地闪电密度关系研究[J].气象，2012，6（6）：728-732.