湖北省两套闪电定位网地闪数据的对比分析

余蓉，杜牧云，晏紫淙，梅春会

(1.湖北省防雷中心，武汉 430074；2.中国气象局武汉暴雨研究所，武汉 430205；3.湖北武汉天宏防雷检测中心发展有限公司，武汉 430074；4.湖北天地雷电科技有限公司，宜昌 443000)

引 言

雷电灾害是联合国有关部门公布的“最严重的十种自然灾害之一”。在中国，雷电每年可造成数百人的伤亡和数千万的财产损失(Zhang et al.,2011)。湖北省雷电灾害引起的人员伤亡严重(马明等，2008)，属于雷击致人伤亡的中风险区(高燚等，2012)。

随着雷电探测技术的发展，特别是近年来全球范围内大规模建立的闪电定位网(Lightning Location Net⁃work，LLN)，为更好地开展闪电相关研究奠定了基础。利用高时空分辨率的闪电探测数据，探索雷暴系统中闪电活动的特点和规律也日益增多(Wu et al.，2016；易笑园等，2017；孙萌宇等，2020)。目前，众多学者基于LLN探测数据开展了闪电时空分布特征(Yang et al.，2015；王娟和谌芸，2015；王东方等，2020)、雷电临近预警(周俊驰等，2013；王红和张永军，2014；马超和周雅蔓，2020)、雷电灾害风险评估(曾金全等，2011；高燚等，2012；扈海波等，2015)、雷灾调查和鉴定(黄克俭等，2008；殷启元等，2019)等方面的研究。与此同时，针对由不同闪电定位仪组建的LLN的数据对比分析也在陆续开展。孙明等(2014)基于雷暴人工观测记录，对江苏省ADTD(Advanced Direction finding on Time Difference)和VLF/LF(Very Low Frequency/Low Frequency)两套LLN的探测数据进行了对比分析，结果表明VLF/LF较ADTD具有更高的探测效率，其正闪探测比例更高，但闪电平均强度更小。赵伟等(2015)在对比浙江省电力和气象两部门各自布设的LLN后认为前者的年平均地闪频次更大，探测效率更高。刘岩等(2015)结合雷电灾害资料对2010年安徽省ADTD和LD-II(Lightning Detection-II)两套LLN的闪电数据进行了比较，结果表明ADTD的探测精度更好。李京校等(2017)就北京及其周边地区SAFIR(Sur⁃veillance etAlerte Foudre parInterferometrie Ra⁃diometrique)和ADTD的地闪数据进行对比后指出，两者的闪电次数及强度分布存在一定的特征差异。顾宇丹等(2018)从地闪数量、雷电强度、时空分布、空间匹配度和定位精度等多个方面对上海及周边地区的两套LLN进行比较后发现，在上海市范围内维萨拉(Vaisala)LLN的地闪频次稳定度大于Entls(Earth Net⁃work Total Lightning System)LLN，但在上海市范围外则正好相反。上述研究为更好地开展本地化防雷业务提供技术支持和参考。

湖北省分别于2005年1月和2015年1月完成了全省ADTD二维闪电定位网(简称2D-LLN)和VLF/LF三维闪电定位网(简称3D-LLN)的布设。目前，基于2D-LLN的探测数据已取得了较多研究成果(黄小彦等，2008；余蓉等，2014；余田野等，2019)，但依托3D-LLN开展的应用研究还相对较少，且缺乏对两套LLN探测结果的对比分析研究。为此，利用2016—2018年湖北省两套LLN的闪击探测资料，从数据质控、时空分布、电流强度等多个方面进行对比分析，以期为两套LLN的探测数据在闪电监测预警、雷电灾害风险评估等方面的有效应用提供参考与指导。

1 资料说明

湖北省2D-LLN由13台ADTD闪电定位仪和1个监测定位中心站组成，每部ADTD闪电定位仪的探测半径为150 km，采用时差法和定向时差联合法进行闪电监测和定位。2D-LLN已于2005年1月投入业务运行(王学良等，2010；李国梁等，2013)，可实现整个湖北地区探测精度小于300 m，探测效率90%～95%(理论值)的区域覆盖。探测要素包括闪击时间、位置(经纬度)、极性、强度(峰值电流)和陡度等五个主要参数。

湖北省3D-LLN则是由19台VLF/LF闪电定位仪和1个监测定位中心站组成。VLF/LF闪电定位仪通过GPS卫星精确测量闪电回击辐射的VLF/LF脉冲信号到达时间，并基于宽带网络通讯技术和TOA(Time Of Arrival)定位方法，得到闪电VLF/LF辐射源的时间、位置、极性和强度等主要参数，具有较高的三维定位精度与探测效率，实现了云闪和地闪的全面探测，探测半径达100 km。其中，云闪数据为每个辐射点的放电时间和位置，而地闪数据则包括所有回击的信息(郭润霞等，2018)。3D-LLN于2015年1月开始实时业务运行，实现了湖北大部地区(恩施西部、十堰西北部等局部区域的高度定位误差接近1 200 m)水平定位误差小于200 m，高度定位误差小于500 m的探测精度覆盖。除此之外，3D-LLN较之2D-LLN增加了闪电类型(地闪/云闪)和高度这两个探测要素(朱传林等，2017)。两套LLN采用的闪电定位仪设备均由中国科学院空间科学与应用中心研制，其主要技术参数对比详见表1。

表1 ADTD和VLF/LF闪电定位仪主要技术特征Table 1 Main technical features of ADTD and VLF/LF lightning locators.

由湖北省闪电定位仪的站点分布(图1)可见，总体来看，湖北省2D-LLN和3D-LLN的站点布设密度呈现出“西部相异，中部相同，东部相似”的特点。在鄂西地区，2D-LLN分别在十堰、神龙架、巴东、宜昌和恩施布设了5部ADTD闪电定位仪，在此基础上3D-LLN增设了5部VLF/LF闪电定位仪(竹溪、建始、利川、鹤峰、咸丰)，特别是在恩施地区，闪电定位仪数量由1部(2D-LLN)增加至4部(3D-LLN)，此地区的2D-LLN站点明显少于3D-LLN，闪电数据可能存在不连续性；而在鄂东地区，2D-LLN分别布设了武汉、麻城、咸宁3部闪电定位仪，而3D-LLN则在英山和黄石增加了两部闪电定位仪(咸宁与崇阳位置较近)；相较之下，除了少数站点选址在相邻的县市以外，两套LLN在湖北中部地区的布设基本一致。考虑到3D-LLN于2015年才布设完成，为保证数据的完整性和可靠性，文中选取了2016—2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN的闪击探测数据进行对比分析。其中，考虑到站点布设密度可能对探测结果的影响，选取了两套LLN布站位置基本相同的子区域(图1白色方框所示)作为参考进行比较。

图1 2D-LLN和3D-LLN闪电定位仪分布图(黑色圆形为2D-LLN站点;红色正方形为3D-LLN站点;白色方框为2D-LLN和3D-LLN布设站点相同的子区域;色斑表示湖北省地形高度,单位:m)Fig.1 The distribution of lighting locators of 2D-LLN and 3D-LLN.(The black triangle is a site of 2D-LLN,and the red dot is a site of 3D-LLN.The white box is the subregion with basically the same layout of lighting locators for two LLNs,and the color shadow represents the topographic height of Hubei province,unit:m).

2 闪电数据质控和分析

由于2D-LLN和3D-LLN使用的闪电定位仪设备(仪器型号、定位方式、定位精度和探测效率)有所不同，这将会导致两套LLN获得的湖北地区的闪电数据存在较大差异。除此之外，闪电定位仪布网密度的差异也会对闪电探测结果产生一定影响。为了更好地使用闪电资料，基于定位方式、电流强度和归闪标准这三个方面对探测数据进行质量控制，便于后续开展两套LLN的定量对比分析。与此同时，以布站相同的子区域为参考，对提取的探测数据进行分析来探究布设密度对地闪探测的影响。其中，两套LLN的探测数据均来自中国气象局大气探测中心国家雷电监测网。

2.1 定位方式

两套LLN的原始闪击数据(文中闪击均代表对地闪击)中均含有较多两站定位的闪击数据，根据闪电定位仪的探测原理，这类探测数据在闪电位置、峰值强度等方面存在较大的误差。田芳等(2008)和赵伟等(2015)均认为闪击的准确定位至少需要三个站点来确定，两站定位的闪击数据不够准确；因此，需要首先将这类不可靠数据从原始数据中剔除。表2即为两套LLN的原始闪击数据经不同电流强度质控后的统计结果，其中，各种质控处理均基于原始闪击数据单独进行。由表2可知，2016—2018年，湖北省2D-LLN和3D-LLN分别探测到总计646 037次和1513 166次闪击，其中，3D-LLN探测的闪击总数约为2D-LLN的2.3倍。从闪击极性来看，正闪比分别达7.74%和20.64%，即后者探测的闪击中含有较多的正闪击。剔除两站定位的闪击数据后，闪击总数分别减少了22.42%和23.06%(剔除比)，而正闪占比分别下降了0.76%和4.36%，这也进一步说明两套LLN的两站定位数据占比(即两站定位率)相接近，差值小于0.7%，但后者通过两站定位方式探测到了更多的正闪击。

2.2 电流强度

Wu等(2016)和王东方等(2020)均认为SAFIR的探测数据中峰值电流小于10 kA的正地闪应划为云闪，田芳等(2008)和李京校等(2017)也将ADTD探测到的峰值电流小于10 kA的正地闪数据予以删除。而Xia等(2015)和Yang等(2015)则认为峰值电流小于15 kA的闪击很难完全确认为地闪，且峰值电流小于15 kA的正地闪探测效率极低，应该予以剔除。

如表2所示，剔除电流峰值小于10 kA的正闪击后，湖北省2D-LLN和3D-LLN探测的正闪击分别为49 572次和198 734次，正闪比分别为7.68%和14.20%，而剔除比分别为0.07%和7.51%；随着电流峰值阈值增大至15 kA，正闪击数量进一步减少，剔除比也随之增大到0.45%和12.05%，而正闪比则降低到7.32%和9.77%；相较之下，3D-LLN的剔除比和正闪比降幅均明显大于2D-LLN，这说明3D-LLN比2D-LLN能探测到更多弱的(电流峰值小于15 kA)正闪击信号，特别是强度介于10 kA与15 kA之间的正闪击。此外，电流峰值绝对值大于300 kA的闪电同样存在较大误差(李京校等，2017)，而两套LLN探测的强闪击(电流峰值绝对值大于300 kA)占比和剔除比基本相同，均不超过0.1%(表2)，故大于300 kA的闪击数据同样不予统计。

表2 2016—2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN闪击数据经不同电流强度质控后的统计结果Table 2 Statistics results of lightning stroke data of 2D-LLN and 3D-LLN in Hubei province from 2016 to 2018 after different current intensity quality control schemes.

2.3 归闪标准

一次闪电放电过程通常含有多次回击，且两套LLN布设的闪电定位仪均未区分探测的闪击是首次回击还是继后回击，因此，需要参照一定的标准将多次回击归类为一次闪电，即称为“归闪”。关于闪电脉冲的归闪，目前尚没有一个公认的标准(郑栋等，2010；Wu et al.，2016；王东方等，2020)。田芳等(2008)定义的一次闪电的标准为：闪电回击的前后时间差小于1 s、空间距离小于7 km，且电流强度不大于首次回击。以此为基础，李京校等(2017)将定义一次地闪的时间范围进一步缩短为500 ms。Wu等(2016)将1 s以内10 km范围内探测到的全部辐射源归为一次地闪。王东方等(2020)则认为利用距离小于10 km，时间小于500 ms的标准进行归闪后，地闪及正地闪比例相对合理。Xia等(2015)遵循Cummins等(1998)的归闪原则，即：首次回击和后续回击距离差小于10 km，时间间隔小于1 s，且相邻回击之间的时间间隔小于500 ms。目前，该归闪原则已作为国家标准(GB/T 37047-2018)发布(谷山强等，2018)。

在此，对比分析了上述五种归闪标准：I7km/500ms；II 7 km/s；III 10 km/500 ms；IV 10 km/s；V 10 km/s(GB)的归闪情况，相应的统计结果如表3所示，其中，归闪后的闪击数据即为地闪数据。由表3可以看出，经过归闪处理后，两套LLN的正地闪比较之原始数据的正闪击比(表2)均出现了显著上升，且相较于2D-LLN，3D-LLN的增幅更加明显；这表明负地闪里包含的平均闪击数比正地闪多，归闪处理将更多的负闪击进行了归一化，从而导致正地闪的占比增大。除此之外，归闪标准越宽松，则标准时间和空间范围内一次地闪包含的闪击数就越多，被归一化处理的闪击数(归闪数)也越多，归闪比(归闪数与闪击总数之比)自然更大；反之则归闪数越少，归闪比更小。上述结果进一步说明3D-LLN具有更灵敏的探测性能，可以在较短时间和较近距离内探测到更多的闪电回击。

表3 2016—2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN闪击数据在不同归闪际准下的统计结果Table 3 Statistics results of lightning stroke data of 2D-LLN and 3D-LLN in Hubei province from 2016 to 2018 under different lightning clustering standards.

总体而言，不同归闪标准下得到的地闪总数与正地闪比的差异并不大，其中，最宽松的归闪标准IV与最严格的归闪标准I之间的正地闪比差值和归闪比差值分别小于1%和6%，且同一种归闪标准下两套LLN的归闪比也基本一致。参考王东方等(2020)的研究，并对比上述五种归闪标准的归闪统计结果，文中选择正地闪比和归闪比这两个指标均居中的归闪标准V(国标GB/T 37047-2018)作为后续质控流程中的地闪判断标准，即：首次回击和后续极性(正/负)相同回击间距离差小于10 km，时间间隔小于1 s，且相邻回击之间小于500 ms的所有回击归属于同一次地闪，并以首次回击信息作为该次地闪信息进行统计分析。

基于上述分析结果，最终确定的湖北省闪电探测数据的质量控制流程为：(1)剔除两站定位的闪击数据；(2)剔除电流峰值小于15 kA的正闪击；(3)剔除电流峰值绝对值大于300 kA的闪击数据。(4)时间间隔1 s、相邻回击间隔小于500 ms、距离间距10 km以内，且正、负极性相同的全部回击归为一次地闪，并以首次回击信息为准。如表4所示，经过上述质量控制流程处理后，3D-LLN的数据剔除比明显大于2D-LLN，特别是正地闪，前者约为后者的2倍多，这也进一步说明3D-LLN更加灵敏，能探测到更多较弱的正地闪。此外，经过数据质控，两套LLN的正地闪比分别增长和降低为10.05%和14.53%，符合度更高，与其他地区的相应取值也更为接近(Yang et al.，2015；Xia et al.，2015；李京校等，2017)。

表4 2016-2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN闪击数据质控处理前后的统计结果Table 4 Statistics results of lightning stroke data of 2D-LLN and 3D-LLN in Hubei province from 2016 to 2018 before and after quality control process.

2.4 布网密度

为了进一步讨论布网密度对LLN探测结果的影响，特别选取了两套LLN站点布设基本相同的子区域(图1白色方框标识)进行对比分析，表5即为两套LLN在该子区域的闪击及地闪统计结果。由表5可见，即使在站点布设完全一致的区域，两套LLN的闪电探测结果也存在较大差异。其中，3D-LLN的闪击总数仍明显多于2D-LLN，前者约为后者的2.7倍，与湖北全省的统计结果相似。此外，3D-LLN的正闪比同样显著大于2D-LLN。经过质控后，两者的正、负闪击数均有所减少，但后者的正闪击次数减少地更加明显；且两者的正地闪比相互靠拢，并与全省的统计结果相接近。由此可见，3D-LLN具有更高的探测性能，比2D-LLN能探测到更多的闪击，特别是正地闪。

表5 同表4，统计范围为图1中的子区域Table 5 The same as Table 4,but only for the subregion shown in Fig.1.

3 地闪特征对比分析

3.1 地闪时间分布特征

由质控后的2016—2018年湖北省地闪数据的统计结果(表4)可见，3D-LLN探测的地闪(正地闪93 852次、负地闪552 231次)比2D-LLN(正地闪33 458次，负地闪299 620次)偏多1～2倍，这也与江苏省(孙明等，2014)和北京市(李京校等，2017)的结果相似。造成湖北省2D-LLN地闪频次偏少的原因可能有以下三个方面：(1)2D-LLN的探测设备已经布设超过15 a，长时间的业务运行可能导致设备性能和探测效率的降低；而3D-LLN相对较新，设备性能正处于较好阶段；(2)3D-LLN布设的闪电定位仪具有更高的探测精度和灵敏度；(3)2D-LLN在全省范围内布设的闪电定位仪相对较少，整体探测效率也更低。

从两套LLN在2016—2018年的正地闪次数日分布(图2a)可知，2D-LLN的正地闪日变化呈单峰分布，峰值出现在下午17∶00—18∶00(北京时，下同)，3D-LLN的正地闪日变化则呈现双峰特征，主峰值出现在午后16∶00—17∶00，次峰值则在凌晨00∶00—01∶00，而谷值均集中在10∶00—12∶00，且最小值均出现在11∶00。与此同时，两套LLN的负地闪日变化(图2b)也均呈现双峰变化特征，与3D-LLN的正地闪日变化特征基本相似，但次峰值均出现在02∶00，且2D-LLN和3D-LLN的负地闪次数最小值分别提前正地闪1 h和2 h出现。除此之外，对于每个时次而言，两套LLN探测的负地闪均多于正地闪，且3D-LLN的负(正)地闪也要多于2D-LLN。

图2 2016—2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN正(a)、负(b)地闪次数的日分布Fig.2 The daily distribution of(a)positive and(b)negative ground flashes of 2D-LLN and 3D-LLN in Hubei province from 2016 to 2018.

在00∶00—14∶00，2D-LLN的正地闪次数虽有起伏但整体波动不大，其负地闪次数则呈现先增加后减少至最小值又快速增加的变化趋势，这也导致其正地闪比先减小后逐渐增大，并随着正地闪的减少转变为快速下降趋势，在负地闪快速增加而正地闪转为增多趋势之前达到最小值；随后，正、负地闪呈现同步变化趋势，正地闪比也变为单调递增。相较而言，虽然3D-LLN的正、负地闪基本呈现出相同的变化趋势，即先减小后增加然后再减小，但在上午时段，正地闪随时间的减小幅度显著大于负地闪，故其正地闪比也表现为震荡减小的变化特征。与2D-LLN相似，在正、负地闪均转变为增大趋势时达到最小值，随后又开始逐渐增大。整体而言，在全天所有时段里，2D-LLN的正地闪比均低于3D-LLN，两者的差异在凌晨00∶00—02∶00达到最大，而在10∶00—12∶00最小，17∶00—19∶00次之。两套LLN的正地闪比均在闪电活动最活跃的午后达到最小值，且超前正地闪次数峰值2～3 h。

由正地闪的月分布(图3a)可知，3D-LLN的正地闪数在前8个月呈现单调递增的趋势，并在8月达到峰值，9月即出现锐减，随后快速减少，总体表现出夏季最为活跃，春季次之，冬季最弱的分布特征。相较之下，2D-LLN的正地闪呈现双峰特征，4月达到主峰值，随后略有减少，7月又达到次峰值，且主次峰值间差异不大；与3D-LLN不同的是，其春、夏季正地闪的活跃度基本相当。从负地闪的月分布(图3b)可以看出，两套LLN的负地闪均表现为双峰分布特征，且峰值均集中在7—8月；然而，2D-LLN的次峰值出现在4月，3D-LLN则在5月达到次峰值，且两者在冬季探测的负地闪都相对较少。总体而言，3D-LLN每月的正、负地闪次数均多于2D-LLN(仅2月的正地闪除外)。对于正地闪比的月变化(图3a)，2D-LLN和3D-LLN的最小值分别出现在8月和7月；与其日变化(图2a)有所不同，在1—5月，前者的正地闪比大于后者，7—12月则正好相反，而两者的正地闪比差异在8—12月呈现逐渐增大趋势，其他月份则相对较小。其中，冬季地闪总数较少，导致其正闪比明显增大。

图3 2016—2018年湖北省2D-LLN和3D-LLN正(a)、负(b)地闪次数的月分布Fig.3 The monthly distribution of(a)positive and(b)negative ground flashes of 2D-LLN and 3D-LLN in Hubei province from 2016 to 2018.

对比地闪的时间分布后不难发现，两套LLN的负地闪日分布和月分布特征基本相同，均呈双峰变化特征；但正地闪的日分布和月分布存在一定差异，即2D-LLN的日分布和3D-LLN的月分布呈单峰变化特征，而2D-LLN的月分布和3D-LLN日分布则为双峰变化特征。整体来看，两套LLN的地闪次数月分布特征与近45 a湖北省雷电日数月分布相似(王学良等，2007)。

3.2 地闪空间分布特征

地闪密度常常随年份和区域发生变化，文中以2.5 km×2.5 km的网格分辨率计算地闪密度(王东方等，2020)，得到了湖北省两套LLN的地闪时空分布(图4)。

从2016—2018年湖北省正地闪密度的空间分布可见，3D-LLN的正地闪密度(图4c)明显大于2D-LLN(图4a)。其中，2D-LLN在大部分地区的正地闪密度都小于0.1 flash·km-2·a-1，相对高值区位于十堰西北部、宜昌中南部和东北部地区；相较之下，3D-LLN的正地闪密度仅有部分地区小于0.1 flash·km-2·a-1，高值主要位于宜昌东北部和东南部、武汉北部、咸宁北部以及黄石南部，均大于0.3 flash·km-2·a-1。而由负地闪密度空间分布(图4b、d)可知，两套LLN在鄂东地区探测到的负地闪密度均较高，而在襄阳东北部、江汉平原西北部和江汉平原东北部的密度则较低。其中，2D-LLN在大部分地区的负地闪密度小于0.4 flash·km-2·a-1，高值区位于鄂东黄石附近；3D-LLN的负地闪密度高值区与正地闪密度高值区基本一致，主要位于鄂东地区的咸宁、黄石、黄冈、武汉一带以及襄阳南部、恩施南部，均大于1.5 flash·km-2·a-1。从子区域的地闪密度分布同样可以看出，两套LLN的正、负地闪特征均十分相似，高值区与低值区的分布位置也基本吻合，取值上的差异也与两套LLN的探测灵敏度有关。

图4 2D-LLN(a,b)和3D-LLN(c,d)正(a,c)、负(b,d)地闪密度的空间分布(单位:flash·km-2·a-1)Fig.4 The spatial distribution of(a,c)positive and(b,d)negative ground flash density of(a,b)2D-LLN and(c,d)3D-LLN(unit:flash·km-2·a-1).

总体而言，两套LLN的闪电密度分布特征基本相同，高值区均位于鄂东南和鄂西南地区，而襄阳东北部和江汉平原东北部的地闪密度较低，这也与近45 a湖北省雷电日数的地域变化特征相吻合(王学良等，2007)。但是，3D-LLN的地闪密度明显大于2D-LLN，特别是在恩施地区，尽管两者负地闪密度大值区的分布基本相似，但取值仍存在一定差距；相比之下正地闪密度的差异更为显著，这可能与两套LLN在恩施地区的布站密度及其探测效率有关。其中，3D-LLN和2D-LLN在恩施地区分别布设了5台和1台闪电定位仪(见图 1)。

3.3 地闪电流强度特征

地闪产生的电流强度往往存在较大差异，为此，使用箱线图对两套LLN的闪电强度进行统计分析与比较。箱线图可反映一组数据的中心位置和离散程度。其中，每个矩形箱体的长度表示相同闪电强度的离散程度，长度越长，对应的闪电强度分布越分散，反之，强度越集中。

图5为2D-LLN和3D-LLN正、负地闪峰值电流强度的箱线图，其自下而上的节点分别表示包含总数10%(下十分位数)，25%(下四分位数)，50%(中位数)，75%(上四分位数)和90%(上十分位数)样本的电流强度数值。由图5可见，相较之下，负地闪的电流强度分布比正地闪更为集中，且3D-LLN的地闪电流强度整体较2D-LLN也更加集中。与此同时，峰值电流强度的方差也印证了这一点，即2D-LLN正地闪强度的分布最分散，其方差最大，为42.1，而3D-LLN负地闪强度的方差最小，仅为23.8，其电流强度分布最集中。

图5 2D-LLN和3D-LLN的正、负地闪峰值电流强度箱线图(箱线底端和顶端表示下十分位和上十分位，箱体的下线、中线和上线分别表示下四分位数、中位数和上四分位数)Fig.5 The boxplot of lightning intensity of 2D-LLN and 3D-LLN(The bottom and top of the box lines represent the lower and upper tenth,and the lower,middle and upper of the box body represent the lower,median and upper quartiles,respectively).

经过强度质控(剔除峰值电流小于15 kA的正地闪和电流绝对值大于300 kA的地闪)以后仍可以清楚地看到，2D-LLN的正、负地闪强度整体上均大于3D-LLN，其中，2D-LLN的正、负地闪峰值电流均值分别为65.0 kA和41.6 kA，而3D-LLN的对应值分别为50.7 kA和29.1 kA。除此以外，2D-LLN(3D-LLN)的正、负地闪强度的下十分位数、下四分位数、上四分位数、上十分位数分别相差4.0(7.2)kA、8.7(7.0)kA、36.6(32.5)kA、50.0(45.6)kA，也说明两套LLN探测的正地闪均能产生更大的峰值电流。此外，2D-LLN正、负地闪峰值电流强度的中位数分别为53.0 kA和33.33 kA，均大于3D-LLN(40.4 kA和23.6 kA)，这也进一步表明后者的探测灵敏度高于前者，能探测到更多弱的地闪信号。

4 结论与讨论

对2016—2018年湖北省ADTD二维闪电定位网(2D-LLD)和VLF/LF三维闪电定位网(3D-LLD)的闪击数据进行了质控，并对比分析了两套LLD地闪数据的时间分布、空间分布和强度分布等特征，得到如下结论：

(1)3D-LLD的探测灵敏度和探测效率明显高于2D-LLD，前者探测到的闪击总数约为后者的2.3倍，且前者能探测到更多的正闪击，特别是峰值电流小于15 kA的弱正闪击。

(2)两套LLD的负地闪日分布和月分布均呈双峰变化特征。其中，负地闪主、次峰值分别出现在16∶00—17∶00和01∶00—02∶00，谷值在10∶00—11∶00；且均在7—8月达到峰值，4—5月次之，冬季最弱。然而，正地闪的日分布和月分布存在一定差异：2D-LLN正地闪日分布呈单峰变化特征，峰值出现在17∶00—18∶00，而在10∶00—12∶00达到谷值；3D-LLN则呈现双峰分布，主峰出现在16∶00—17∶00，次峰为00∶00—01∶00；与3D-LLN正地闪月分布呈单峰变化所不同的是，2D-LLN的正地闪在春、夏季的活跃度基本相当。

(3)两套LLD的闪电密度分布也基本一致，不过3D-LLD的地闪密度值明显大于2D-LLD，特别是在恩施地区，这可能与两套LLD的探测效率差异有关。

(4)负地闪的电流强度分布较正地闪更为集中，相较之下，3D-LLD的闪电强度较2D-LLD也更为集中。与此同时，两套LLD的正地闪均能产生更大的峰值电流。

基于定位方式、电流强度和归闪标准等三个方面对两套LLD的闪击数据进行了质控研究，结果表明质控后的地闪数据与湖北省雷电日数的月分布和闪电密度地域分布相似，这也说明该质控方案有效可行，可以利用质控后的地闪数据开展雷击风险评估、雷击事故鉴定和雷电监测预警等应用。