基于闪电定位仪监测的雷暴特征分析

高峰++杨金玲

摘要 本文利用2007—2015年烟台地区闪电定位系统记录的云地闪数据，对雷暴日数和闪电频数的日变化、月变化、季变化和年变化进行了统计分析。结果表明，正闪、负闪主要发生时间均为13：00—19：00；月变化趋势呈现单峰型，7—8月是发生闪电的集中月份；季节分布上，夏季雷暴日数最多；雷暴日数、总闪数和负闪数最多的年份为2007年；负地闪平均幅值强度明显小于正地闪。

关键词 雷暴日数；正闪频数；负闪频数；特征分析；闪电定位仪

中图分类号 P427.32+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）23-0195-02

雷暴是指由强积雨云引起的伴有雷电活动和阵性降水的局地风暴。在地面观测中，雷暴仅指伴有雷鸣和闪电的天气现象。雷电活动会产生大电流、高电压和强电磁辐射，危害人民生命财产安全，造成人畜伤亡、微电子设备的损坏、火灾、爆炸等严重灾害和经济损失。目前，通常使用雷暴日（一年中该地区发生耳朵能听到的雷鸣的天数）表示该地区雷电活动的强弱，雷暴日易受地形、地貌、气候环境等因素影响，导致不同地区的雷暴日数差异较大。雷暴是一种中小尺度天气过程，雷暴日数越多，表示该地区雷电活动越强。

目前，雷暴日仅由气象观测站根据一天内听到雷声来记录。由于雷声在大气内传导过程中具有衰减作用，观测员难以对距离远、强度低、频数少的雷电现象进行有效判断和记载，漏记率高。闪电监测是一种新的气象现代化探测手段，具有采集、处理、数据传输、定位存储闪电发生信息及查询显示各种闪电时空特征和探测应用产品等功能，比人工目测的雷电观测资料更丰富。闪电监测主要依靠仪器，其数据资料更具有客观性和先进性。本文应用闪电监测定位仪记录的闪电资料，分析烟台地区的闪电情况、研究闪电活动，对烟台地区对流性天气发生、发展具有重要的指示意义。

1 资料与方法

本文数据来源于烟台地区闪电定位系统记录的云地闪数据，时间为2007—2015年，包括閃电发生的时间、正（负）闪数以及闪电的平均强度等。某一天发生了1次闪电则记录该地区1个雷暴日，1月1日至12月31日累计的雷暴日数，即为该地区的年雷暴日数。采用统计学和回归分析等方法对雷暴日的时空分布、云地闪频次和雷电流强度等进行分析。四季划分：春季（3—5月），夏季（6—8月），秋季（9—11月），冬季（12月至翌年2月）。

2 雷暴时空分布特征

2.1 日变化特征

烟台地区地闪日变化呈双峰型。正闪、负闪主要发生时间均为13：00—19：00，占地闪总数的53.2%；20：00至次日发生的地闪次之。上午热力条件不足，地闪低值一般出现在上午；下午由于受太阳日照作用，地面温度较高，利于水汽蒸发和云团抬升，造成大气层结不稳定，形成上升气流；而夜间由于云雾较多，且云顶辐射冷却快，导致云团上冷下暖，空气垂直运动加剧，两者均易导致局地对流性天气的产生，同时伴随闪电的发生[1]。一天中各个时段负闪频次均大于正闪频次。

2.2 月变化特征

2007—2015年烟台地区雷暴日数为1 368 d。由图1可知，一年中除12月无雷暴外，其他月份均有雷暴，且月分布呈单峰型，7—8月为雷电多发时段，与雷电活动频繁的发生时段相一致。8月雷电频次最多，为226 d，占总雷电频次的16.5%，7月为217 d，占总雷电频次的15.9%。2007—2015年监测到的总闪数为159 534次，总闪数和负闪数的变化趋势均呈单峰分布。7—8月为闪电发生的集中月份（图2），总闪数占年闪电总数的78.6%，2个月平均发生总闪电频率为62 593次。负闪发生的总体变化趋势与总闪相似，较热的7—8月为出现频次最高的月份，总数为124 129次，占总闪数的77.8%。而正闪发生频率不高，总体变化趋势也呈单峰型，在5—8月发生频率较高，其中7月发生频率最高，为632次，占当月总闪数的1%。7—8月为主汛期，由于副高北跳，带来西南暖湿气流，容易形成大气不稳定层结，出现雷暴单体和多体，对流性天气旺盛，闪电频次相对较高[2]。

2.3 季变化特征

由图3可知，夏季雷暴日数最多，累计天数为614 d，占总天数的44.9%；冬季最少，累计天数为90 d；春季与秋季相当[3]。由图4可知，正闪、负闪峰值均出现在夏季，累计出现136 192次，占总闪数的85.4%；最少的为冬季，累计出现153次；其次为春季和秋季。由于负地闪占比较高，总地闪和负地闪特征相似。夏季太阳辐射较强，天气炎热，地面与雷暴云下部的负电荷易形成午后雷电，产生闪电。此外，北风冷空气活动频繁，引起局地强对流，常触发雷电活动[4]。冬季干冷雨雪少，多为高压控制下，暖湿气团南撤到南海，对流天气很难产生，是雷电次数最少的时期。

2.4 年变化特征

2007—2015年烟台地区雷暴日数为1 368 d，由雷暴日数年变化统计图可知（图5），年雷暴日数最多的是2007年，高达198 d；2010年次之，为192 d；最少的是2015年，为107 d。年雷暴日数最少天数与最多天相差91 d，说明雷暴日数年际差别大。总体来说，雷暴年日数呈振荡下降的趋势，根据趋势线来看，下降趋势明显，并且未来可能继续下降。从年闪电频数的统计图可知（图6），总闪数和负闪数最多的年份为2007年，分别为46 912、46 833次；最少的为2014年，分别为1 359、1 243次。总体来说，雷暴日数和闪电频数相一致。从两者的变化趋势线来看，雷暴日数和地闪频数年发生趋势均呈振荡下降的趋势[5]。由于全球气温变暖及城市热岛效应等因素的影响，降水量明显减少，对流性天气的发生也相对减少[6]。

2.5 雷电强度幅值变化特征

统计2007—2015年烟台市闪电资料可得，总闪电平均强度为12.35 kA，正地闪平均强度为25.91 kA，负地闪平均强度为-11.57 kA。负地闪平均幅值强度明显小于正地闪，是由于负地闪主要发生在夏季（6—8月），正地闪主要发生在春季（3—4月）和秋季（10—11月），而春季、秋季电场强度需要达到很高，才能发生地闪[7]。

3 结论

通过对2007—2015年烟台市闪电定位仪资料进行统计分析，得出以下结论：

（1）地闪日变化呈双峰型，正闪、负闪主要发生时间均为13：00—19：00，20：00至次日发生的地闪次之。

（2）雷暴日数和地闪频数月变化趋势呈现单峰型。7—8月是发生闪电的集中月份，发生闪电总闪数占闪电总数的78.6%。负闪发生的总体趋势变化情况与总闪相似，而正闪发生频率不高。

（3）雷暴日数和地闪频数季节变化趋势也呈现单峰型。夏季雷暴日数最多，正闪、负闪峰值均出现在夏季，冬季最少，春季和秋季相当。

（4）雷暴日数、总闪数和负闪数最多的年份为2007年，最少为2015年；地闪频数最少的年份为2014年。从两者的变化趋势线来看，均呈下降趋势。

（5）负地闪平均幅值强度明显小于正地闪，其原因是负地闪主要发生在夏季（6—8月），正地闪主要发生在春季（3—4月）和秋季（10—11月），而春、秋季电场强度需要达到很高，才能发生地闪。

4 参考文献

[1] 林卓宏，梁敏妍，于东海，等.基于闪电监测定位仪资料的江门地区闪电特征分析[J].热带气象学报，2013，29（3）：524-528.

[2] 王红，张永军，陈金根，等.基于闪电定位监测数据的雷暴特征分析[J].2014，8（6）：66-69.

[3] 程萌，陈楠.菏泽地区地闪分布特征[J].中国农学通报，2016，32（26）：157-162.

[4] 王淑一，邹善永，王蕾.基于闪电定位仪的大连市雷暴活动时空分布特征[J].现代农业科技，2016（9）：246-2476.

[5] 李家启，申双和.采用闪电定位系统的丘陵地区雷电特征分析[J].高电压技术，2011，9（12）：2218-2219.

[6] 仇健，陈惜茂，黎红源，等.珠海市雷电活动的时空分布特征[J].广东气象，2016，38（1）：28-30.

[7] 张正国，邓宁文，刘丽君.广西地区闪电时空分布特征分析.[J]气象研究与应用，2016（2）：25-29.endprint