山西省闪电活动时空特征及其与地形的相关性分析

利用山西省2008—2011年的ADTD闪电定位数据,对省内闪电活动时空特征及其与地形的相关性进行了分析。结果表明:不同年份的闪电活动区域差别明显。2008年和2011年省内闪电活跃系数>0.8,闪电活动频繁。山西省中、东部地区闪电最为活跃,最大闪电密度超过4.5次/(km2·年)。负地闪频数明显高于正地闪,但后者平均强度更大。雷暴的产生需要局地加热过程,所以闪电月集中分布在对流旺盛的夏季,日变化峰值集中在午后。受地形抬升机制的影响,在数值上闪电密度与海拔呈现明显的正向线性关系,相关系数达0.9。在空间中闪电活跃区域与海拔变化剧烈的地方一致。因此,闪电活动与海拔高度的相关性实质是海拔梯度对雷暴发展提供抬升动力的体现。     

重庆地区复杂地形影响下地闪活动特征分析

利用DEM高程数据和2008—2020年重庆地区ADTD闪电定位资料,研究了重庆地区复杂地形影响下的地闪活动特征。结果表明:（1）重庆地区地闪活动空间分布具有明显的区域性差异,且与地形及海拔高度密切相关,整体表现为自西向东,由盆地、丘陵到高山山地区域地闪活动逐渐减弱,正地闪占比逐渐增大的特征;（2）重庆地区地闪活动年际变化分布不均,月变化呈单峰型,7月为峰值,主要集中在4—9月,占全年的96.3%,日变化呈双峰型,夜间峰值集中在00:00—04:00,白天峰值集中在14:00—18:00,08:00—12:00为地闪活动最弱时段;（3）地闪活动月、季节尺度变化主要受大尺度天气系统支配,地形及海拔高度对地闪活动影响主要体现在日变化的显著差异上,在海拔1 000 m以下的盆地、丘陵和低山区域,夜间地闪频数明显多于白天,具有夜间主导型特征,海拔1 000 m以上的高山山地区域,白天地闪频数多于夜间,具有白天主导型特征,海拔高度越高,闪电越易出现在白天;（4）正地闪强度明显大于负地闪,地形及海拔高度变化对地闪强度影响不明显。      

北京及其周边地区夏季地闪活动时空特征分析

利用M-LDARS闪电定位系统对北京及其周边地区1995～1997年6～9月的闪电观测数据, 分析闪电活动的时空分布特征。结果表明:闪电活动在时间分布上存在两个峰值时段, 13 :00～21:00和23:00～次日05 :00。通过对总地闪、分时段及峰值时段的地闪密度分析, 发现北京及周边地区闪电活动有几个明显的集中区域, 地闪高密度区主要出现在下垫面为山脉和水体的地方, 闪电活动与下垫面的水汽条件关系密切, 且正、负地闪的空间分布也呈现较大差异, 表明雷暴云的电荷结构存在一定差异。     

基于LLS的清远地区雷电活动特征

利用1999—2013年清远气象观测站资料、闪电定位系统(LLS)地闪数据,采用相关分析、线性趋势等多种统计方法,分析清远地区的雷电活动特征。分析表明:近15年清远地区地闪以负地闪为主;地闪数年际变化呈线性增加趋势;地闪月分布集中出现在4—9月份,占地闪总数的96.98%;地闪时分布总体呈单峰特征,一天中地闪频数峰值出现在15:00—17:00,占全天地闪频数的34.13%;年平均地闪密度13.52次·km-2·年-1,呈东南至西北递减;地闪电流集中在10~40 k A之间,占地闪总数72.01%。地闪数与雷暴日数之间正相关特征显著。     

肇庆市雷电活动的规律

通过肇庆市2013—2017年闪电定位系统数据,分析了肇庆市雷电活动的日变化、月变化、闪电强度和密度等雷电活动特征,结果表明:肇庆市雷暴特征明显,日变化呈单峰状,主要集中在14:00—19:00;月变化呈双峰型分布,峰值分别为5和7月。雷电密度分布呈现两极分布,东南部雷电密度较大,西北山区密度较小;雷电流分布则刚好相反,西北山区雷电流较大,东南部相对偏小。雷电流峰值达到510.8 kA,平均电流达24.59 kA。     

北京地区的闪电时空分布特征及不同强度雷暴的贡献

利用北京闪电定位网(BLNET,Beijing Lightning Network)和SAFIR3000(Surveillance et Alerte Foudre par Interometrie Radioelectrique)定位网7年共423次雷暴的闪电资料,并按照雷暴产生闪电多少,同时参考雷达回波和雷暴持续时间,将雷暴划分为弱雷暴(≤1000次)、强雷暴(>1000次且≤10000次)和超强雷暴(>10000次),分析了北京地区的闪电时空分布特征及不同强度等级雷暴对闪电分布的贡献。北京总闪电密度最大值约为15.4 flashes km-2a(^-1),平均值约为1.9 flashes km^-2a(^-1),大于8 flashes km^-2a(^-1)的闪电密度高值区基本分布在海拔高度200 m等高线以下的平原地带。不同强度雷暴对总雷暴闪电总量贡献不同,弱雷暴(超强雷暴)次数多(少),产生的闪电少(多),超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占总雷暴闪电的37%和56%。不同强度雷暴对总雷暴的闪电密度高值中心分布和闪电日变化特征影响显著,昌平区东部、顺义区中东部和北京主城区是总雷暴闪电密度大于12 flashes km-2a(-1)的三个主要高值区中心,前两个高值中心受强雷暴影响大,而主城区高值中心主要受超强雷暴影响。总雷暴晚上频繁的闪电活动主要受超强雷暴和强雷暴影响,这两类雷暴晚上闪电活动活跃,分别占各自总闪电的69%和65%,而弱雷暴闪电活动白天陡增很快,对总雷暴午后的闪电活动影响大。另外,不同下垫面条件闪电日变化差异大,山区最强的闪电活动出现在白天,午后闪电活动增强很快,主峰值出现在北京时间18:00,而平原最强的闪电活动发生在晚上,平原(山麓)的主峰值比山区推迟了约1.5小时(1小时)。     

江苏省区域闪电分布特征

利用2006-2010年江苏省气象部门闪电定位系统的观测资料,对南京、苏州、徐州、南通和连云港5个代表性地区闪电频数的季节、月、日变化和空间分布特征以及闪电强度分布区间进行对比研究,探讨了各地闪电分布差异和全省闪电活动特征。结果表明,5个地区四季负闪均多于正闪;闪电频数年变化显著,南京峰值出现在7月,其他地区出现在8月;闪电日变化特征明显,各地区峰值出现在14：00—17：00。全省闪电频数的空间分布不均衡,苏南大于苏北和苏中地区,南京、镇江、常州部分地区分布着多个闪电密集中心。大部分闪电强度集中在20～50kA,100kA及以上的闪电很少,各地区正闪强度均高于负闪。     

上海及周边地区地闪活动特征及海陆差异

利用LS8000闪电定位系统2009—2011年的地闪观测资料对上海及周边地区(120~122.5°E,30~32°N)的地闪活动特征进行了研究。结果表明:分析区域内正地闪的比例约占8.5%,大电流地闪(电流绝对值大于50kA)的比例约为5.6%。地闪活动主要集中在6—9月,峰值出现在8月;日变化上,12:00—19:00闪电活动最为活跃,峰值出现在14:00,凌晨闪电活动最弱。从日变化上来说,正地闪和大电流地闪比例在地闪活动较强时段低于地闪活动较弱时段;在月分布上,在地闪活动最强的夏季,正地闪比例普遍在10%以下,在地闪活动较弱的春、秋、冬季,正地闪比例普遍在10%以上。以北纬31°为界,分析区域北部地闪密度基本在6~12次·km-2·a-1以上,南部基本在2.4~4.8次·km-2·a-1。同时陆地上的地闪密度要显著高于湖泊和海洋上的地闪密度,而海洋上的正地闪比例和大电流地闪比例要显著高于陆地。闪电空间分布的时间变化说明,下午地闪活动主要出现在陆地,而凌晨地闪主要出现在水体附近,其它时段则表现出过渡特征,这与下垫面的加热作用紧密相关。     

甘肃东南部暖季对流活动的雷达气候学特征

基于天水多普勒天气雷达资料,通过“最大值法”筛选出对流回波样本,利用TITAN(雷暴识别跟踪分析和临近预报)算法对对流风暴属性特征追踪统计,分析了甘肃东南部暖季(6-8月)对流活动的雷达气候学特征。结果表明：(1)对流活动频次多集中在高海拔山区附近,大值中心位于六盘山西侧山脉的迎风坡或西秦岭山脉起伏较大的区域,其中8月为对流活动高峰期。(2)对流风暴以西北向东南方向传播为主,不同月份传播特征存在一定差异;6月传播速度最快、 8月最慢。(3)对流活动发生频率日变化特征呈单峰分布,主峰区位于16:00-17:00(北京时);不同地形对流发生、发展具有不同的日变化特征,午后高海拔区域是热力对流发生的高频区,夜间对流活动在山区、河谷、盆地、平原等地形均有发生。(4)不同月份对流风暴的日变化存在明显差异,6月午后太阳加热、地形强迫对对流风暴的影响最为显著,而7、 8月夜发对流对高原边坡复杂地形响应更高。午后组织性较好的风暴传播方向与山脉走向及坡向关系密切,夜间时段与500 hPa盛行风关系密切。(5)超过90%的对流风暴持续时间在36 min以内,仅有1%的风暴持续时间大于1 h。     

2007—2015年京津冀地区闪电分布特征

利用2007—2015年京津冀地区闪电定位系统地闪监测资料和地面雷暴观测资料,对京津冀地区闪电的分布特征进行了统计和对比分析。结果表明:2007—2015年京津冀地区人工观测的雷暴总数与闪电定位系统观测的总地闪数值不同,但二者时间分布具有较好的一致性;地面人工雷暴观测受观测规范的限制,主要反映雷暴日的概念,对比而言,闪电定位系统观测的地闪更接近实际闪电的分布。2007—2015年京津冀地区正地闪占总地闪的比例为7.8%,不同季节和不同地区正地闪占总地闪的比例不同。各月正地闪分布相对均匀,与总地闪和负地闪不同,但总地闪、正地闪和负地闪的日变化特征无明显区别。京津冀地区地闪高密度区集中出现在山脉与平原过渡带和海陆交界处。     

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.     

基于闪电聚类方法的西北太平洋区域雷暴活动特征

利用2010—2018年全球闪电定位网(WWLLN)观测资料, 采用基于闪电密度的空间聚类算法(DBSCAN)建立了西北太平洋地区雷暴数据集, 研究了该区域雷暴的时空分布特征, 并进行海陆差异对比。研究结果表明, 在合理设定DBSCAN参数阈值的条件下, 基于WWLLN闪电聚类的雷暴与天气雷达观测在时空分布和过程演变上具有一致性。西北太平洋区域的日均雷暴数为3 869, 雷暴的闪电密集区平均面积为557.91km2, 平均延展尺度为31.99 km, 平均闪电频次为33 str/(h·thu)。在空间分布上, 东南亚沿海地区与热带岛屿的雷暴活动最强, 南海的雷暴活动强于深海。距离海岸线越近的海域其雷暴面积越大。在季节分布上, 整个区域雷暴活动在夏季(6—8月)达到全年最强, 南海雷暴活动6月达到峰值, 而日本东部近海海域的雷暴活动则在冬季达到最强。我国内陆南方地区雷暴3月开始显著增多, 雷暴平均面积达到最大, 但雷暴平均闪电频次5月才达到峰值。在日变化方面, 陆地雷暴活动呈现典型的单峰型特征, 大部分雷暴发生在午后及傍晚。海洋雷暴日变化则较为平缓, 南海具有其独特的雷暴日变化特征。      

北京地区地闪活动时空分布特征

基于国家雷电定位网2010—2014年雷电定位数据和2010—2013年地面气象资料,分析了北京地区各季地闪活动时空分布特征及其与降水量的关系。结果表明,北京地区雷电活动具有明显的日变化特征;雷电发生频次随季节变化明显,负闪和全地闪在秋季变化幅度最大;雷电发生频次最大值和最小值出现时间随季节变化,春季、夏季日循环峰值出现时间在22∶00—23∶00(北京时间),秋季日循环峰值出现时间在01∶00,冬季则为15∶00且不具有显著性;从空间分布上看,可以看出雷电活动分布具有局地性特征,北京地区雷电活动最频繁的地区集中在密云县和平谷区的迎风坡一带、通州区与市辖区交界处,高雷暴日区域位于延庆县、昌平区和平谷西部,延庆县和怀柔区的北部及房山区和门头沟交界处的西部,雷暴发生频次和雷暴日空间分布不完全吻合。通过各季雷电发生频次日变化序列的谐波分析可知,日循环为日变化的主要信号。春季、夏季、秋季雷电发生频次和降水量两者整体变化趋势一致,降水量较雷电发生频次变化缓慢。     

广州地区雷暴过程云-地闪特征及其环境条件

应用雷电定位系统和高空观测资料并结合雷达回波资料, 对广州地区雷暴过程云-地闪特征进行分析, 并就有、无云-地闪出现的两组不同对流天气过程的环境条件进行了比较研究。结果表明:广州地区的雷暴过程以负的云-地闪为主, 负云-地闪所占比例在90%以上。云-地闪发生频率与雷暴系统强度演变有直接联系, 对于同一系统来说, 随着系统回波强度的增强, 云-地闪发生的频率也增高。但不同系统中, 云-地闪发生频率有很大不同, 回波强(弱)的对流系统并不意味着云-地闪发生的频率就高(低)。有云-地闪记录的对流天气过程具有更大的垂直切变、更高的相对风暴螺旋度以及更多的对流抑制能量, 云-地闪现象更易于出现在更加有组织和更强的对流系统中。研究还发现广州及周边城市区域对雷暴系统回波强度及云-地闪现象可能有影响, 两个典型个例分析表明, 雷暴系统移经城市区域时回波强度减弱, 云-地闪发生频率减小, 雷暴移过城市区域后, 强度可重新加强, 云-地闪发生频率增大。     

2007-2019年湖北省地闪分布特征及雷电强度等级划分

根据2007—2019年地闪监测资料,采用数理统计方法,分析湖北省闪电活动时空分布特征,融合地闪密度和雷电流强度,提出雷电强度的概念,并完成湖北省雷电强度等级划分。结果表明：湖北省以负极性闪电为主,占94.7%,平均正地闪强度为50.2 kA、负闪36.0 kA、总闪37.0 kA。闪电活动主要集中在全年的3—9月、全天的14—20时,闪电活动较弱的月份、时段发生正地闪的比例较高。正地闪强度月变化大致呈“V”型,总闪电和负地闪强度逐月波动变化。雷电流强度日变化主要呈单峰单谷型,正地闪强度09时最大,15时最小,总闪电和负地闪13—14时雷电流强度最小,05时最大。地闪密度和雷电流强度存在地域性差异,整体呈东高西低分布特征。湖北省雷电强度可划分为高、中、低3个等级,高值区主要位于湖北东部的大别山、幕阜山与江汉平原交汇地带以及湖北西部山区向江汉平原的过渡地带;湖北西南、湖北西北以及湖北个别边缘区域雷电强度等级较低;中值区主要分布在湖北中部平原一带。     

2011年呼伦贝尔市闪电密度特征初探

利用2011年呼伦贝尔市9部ADTD型地闪定位仪提供的地闪观测资料,对呼伦贝尔市地闪发生时空分布特征进行分析。结果表明:云地闪中负闪约占92.62%;夏季地闪活动最强,春、秋两季次之,冬季最弱,地闪主要集中在7—8月;地闪的发展有明显的日变化,呈双峰双谷形式,地闪活动下午最活跃;闪电密度的空间分布与地形和下垫面的性质关系密切,地闪的大值中心位于南北走向的大兴安岭山脉东西两侧,白天地闪密度大值中心位于大兴安岭山脉与松嫩平原过渡区山坡上,而夜间地闪密度大值中心则位于呼伦贝尔高原与大兴安岭山脉的过渡区沙丘地带。     

香港地区地闪时空分布特征及其影响因素

通过对香港地区2006—2012年闪电定位数据、气象参数和海拔高度等相关数据的统计及相关性分析,对香港地区的地闪活动时空分布特征及其影响因素进行研究。结果表明,香港地区2006—2012年的地闪发生次数最多的是2010年,最少是2011年,每年地闪高发日的天数对地闪活动年际变化起到了关键性作用。地闪活动的发生主要集中在4—9月,逐月地闪回击次数与气温、相对湿度、降雨量及CAPE均呈现显著的正相关关系。地闪活动的日变化特征主要受到地闪高发日闪电活动、海陆热力差异及太阳辐射变化的综合影响,正、负地闪回击次数的日变化峰值均出现在01时。香港西部地区的正地闪回击密度明显高于东部,而负地闪回击密度的高值中心主要集中在海拔较高的山区。香港地区正、负地闪回击密度均随海拔的升高而有所增加,且六座典型山峰周围的负地闪回击密度与海拔高度在空间分布特征上具有很强的相似性。      

威海市雷暴特征分析

利用1971-2007年威海市气象观测月报表和1998-2007年山东省闪电定位监测网提供的闪电资料,对威海市雷暴分布特征及成因进行了分析。结果表明:威海市雷暴天气空间分布特征为雷暴的多发区集中在西部,并由中间的内陆地区向两侧的沿海地区减少;威海雷暴季节性变化明显,一年四季均有雷暴发生,但主要集中分布在5-9月,其中7月最严重;威海雷暴发生在午后至傍晚的最多,早上相对较少,雷电活动的峰值发生在14-20时,雷电的强盛期都出现在下午。     

雷暴闪电活动特征研究进展

从一般雷暴、灾害性雷暴和台风的闪电活动特征以及雷暴闪电尺度特征四个方面对相关研究进行梳理。一般雷暴通常具有正常极性电荷结构,云/地闪比例在3左右(中纬度地区),地闪中正地闪占比为10%左右,负地闪位置往往更集中于对流区。灾害性雷暴倾向具有活跃的云闪,低比例的地闪,易出现反极性电荷结构,正地闪比例偏高。闪电活动与灾害性天气现象之间存在关联性,部分雹暴过程具有两次闪电活跃阶段。台风中大部分闪电发生在外雨带,眼壁/外雨带闪电爆发很可能预示气旋强度的增强以及路径的改变。由闪电持续时间、通道空间扩展所表征的闪电尺度与雷暴对流强度相关。弱对流雷暴或雷暴的弱对流区域可能由水平扩展、垂直分层的电荷分布形态主导,闪电频次低,闪电空间尺度大;强对流雷暴或雷暴的强对流区域可能由交错分布的小电荷区主导,闪电频次高,闪电尺度小。