黑龙江省雷暴活动特征研究

2020-09-23 02:52陆明明
科学技术创新 2020年28期
关键词:北极村分布图雷暴

严 肃 陈 亮 陆明明

(黑龙江省气象灾害防御技术中心,黑龙江 哈尔滨150030)

黑龙江省地处中国最高纬度,地形复杂,闪电监测资料表明平均雷电流强度比与全国其他地区都要大,雷击的损伤程度以及造成的后果更为严重。主要是由于地形和环境的影响导致各区域的雷电环境和雷电强度不同,有必要通过科学研究后探究雷暴活动特征规律。利用这项研究成果能够为各级气象部门防雷安全管理工作提供技术支撑与科学依据,降低雷击损坏概率,将产生显著的社会和经济效益。

1 黑龙江省雷暴的空间分布研究

年均雷暴日数空间分布:

黑龙江省中部和大兴安岭中部属于年平均雷暴日数较多地区,西部较东部少,山地和河流附近多、平原地区少。年均雷暴日数高值区主要集中在两种地区。一部分位于山区丘陵地带,另一部分位于河流湖泊水网密集地区。

由于山地的地形抬升作用,使得山地成为雷暴发生的重要源地,山区朝阳面与背阴面对于太阳日照的长波辐射吸收量不同,进而产生热力加热分布不均,这也是山地雷暴多的致因。背风坡和迎风坡对气流影响不均匀,使得山区易发生强对流天气。当气流过山时,往往会产生背风波,引起的上升运动会促使山谷产生新的对流云。陆地和水体表面受热不均,造成局地温差,常常形成小型的垂直环流。这种上升运动也能发挥触发机制,引起雷暴的发生。

黑龙江省年平均雷暴日空间分布与年平均初终间雷暴日数空间分布基本一致,雷暴频次高的地区,雷暴的持续时间也更长。中部的绥棱、铁力、伊春、巴彦、方正、木兰、通河、依兰和北部的呼玛等地年内雷暴发生频率最多,且持续时间最长,是我省雷电灾害防御重点区域(见图1)。

图1 黑龙江省雷暴日空间分布图

2 黑龙江省雷暴的时间分布研究

2.1 雷暴年际变化

从黑龙江省1981-2017 年年平均雷暴日数年际变化曲线(图3)看出,黑龙江省雷暴日数年际变化明显,30 年年平均雷暴日数是29.4d,1980 年雷暴日数最多,为32.9d,2008 年雷暴日数最少,为18.9d。雷暴日数年际变化呈波动下降的趋势。

2.2 雷暴月际变化

从黑龙江省1981-2017 年年平均雷暴日数月际变化可以看出,雷电主要发生在6-8 月份,占全年的78%。12 月-2 月黑龙江省没有观测到雷暴发生,每年的3-5 月及10-11 月雷暴都较少。雷暴主要集中在6-8 月,占全年的84%,频次的高峰值一般出现在6 月、7 月两个月份,地区差异明显。这可能和我省夏季汛期天气形势及地形等因素密切相关。

图2 黑龙江省雷暴活动地区分布图

图3 黑龙江省1981-2017 年年平均雷暴日数年际变化曲线

选取比较有代表性的三个站点绘制了年均雷暴日的月际变化曲线(图6),进行了高峰值的比较,分别为:呼中站、尚志站、东宁站。通过对比分析发现,中部的尚志和东部的东宁站雷暴发生最多的月份基本都是6 月,而北部的呼中站雷暴发生频次的峰值在7 月。

图4 黑龙江省雷暴活动月分布图

图5 黑龙江省雷暴活动月概率分布图

图6 1980-2017 年呼中、尚志、东宁代表站点年均雷暴日数月分布

为得出原因,又对比分析了同在大兴安岭地区的呼中和北极村两个站的年均雷暴日数月际变化曲线(图7),北极村雷暴发生频次的高峰值依然在6 月。说明雷暴发生频次的高低与海拔密切相关,海拔高的山地丘陵地区可能多发雷暴的时段晚于平原地区。

图7 1980-2017 年呼中、北极村年均雷暴日数月分布

2.3 雷暴时段变化

从地闪时段分布可见,全省地闪主要发生在15 时、14 时和16 时、13 时,峰值时段出现在15 时,1 小时地闪频数为26273次(见图8)。

图8 黑龙江省雷暴活动时段分布图

图9 黑龙江省雷暴活动强度分布图

3 黑龙江省雷暴的强度分布研究

对雷暴资料进行强度特征研究,可知:正地闪所占比例为14.34%。

从正负地闪强度分布来看,正地闪强度位于50 kA 以下的占总正地闪的46.84%,负地闪强度位于50kA 以下的占总负地闪的86.8%。平均正地闪强度为63.24kA,平均负地闪强度为-33kA。

图10 黑龙江省雷电流幅值分布图

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