海南省澄迈县雷暴气候特征及其灾害防御

通过统计分析海南省澄迈县1959~2004年逐日雷暴资料,找出雷暴发生时空分布特征,统计1995~2004年10a雷暴发生的影响天气系统,计算出各天气系统影响下雷暴发生的概率。分析结果表明:澄迈县雷暴日46a平均雷暴频次437次,年际变化呈波动减少趋势,5~8月是雷暴发生的高发期,占全年雷暴的53%,16~17时是一天中发生雷暴的最高期,西南方向发生的雷暴略多于其他方向,澄迈县受西南低压槽、南海低压槽和副热带高压等天气系统影响时发生雷暴的概率较大。     

海南省澄迈县雷暴气候特征及其灾害防御

通过统计分析海南省澄迈县1959-2004年逐日雷暴资料,找出雷暴发生时空分布特征,统计1995-2004年10a雷暴发生的影响天气系统,计算出各天气系统影响下雷暴发生的概率。分析结果表明：澄迈县雷暴日46a平均雷暴频次437次,年际变化呈波动减少趋势,5-8月是雷暴发生的高发期,占全年雷暴的53%,16-17时是一天中发生雷暴的最高期,西南方向发生的雷暴略多于其他方向,澄迈县受西南低压槽、南海低压槽和副热带高压等天气系统影响时发生雷暴的概率较大。     

海南岛4—9月短时强降水的天气型和环境参数特征

利用海南岛加密自动站逐小时降水资料、ERA5再分析资料,对海南岛短时强降水日环流配置进行了天气学分型,并进一步探讨了各天气型下海南岛短时强降水的时空分布、环流形势和关键环境参数特征。结果表明：(1)海南岛短时强降水有明显的日变化特征,呈单峰型,主要出现在15:00—19:00。(2)海南岛短时强降水的天气型主要有南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型。(3)南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型短时强降水分别占37%,31%,16%和16%。南海低压槽和华南沿海槽型主要出现在7、8和9月;西南低压槽型除9月外,其余各月份均可能出现;冷锋型绝大多数出现在4、5月。(4)南海低压槽和华南沿海槽型整层湿度条件都较好,不稳定能量较大,垂直风切变较弱。西南低压槽型不稳定能量较大,湿度条件一般,垂直风切变较弱。冷锋型存在明显的上干下湿特征,垂直风切变最大,0～6 km风速差75%分位大于10 m/s,不稳定能量最小。     

海南岛地闪活动的时空特征与海陆风关系

海陆风是触发海南岛春夏季节对流天气的主要因素,对海南岛闪电活动有很大影响。利用2007—2008年以及2013年海南省气象局地闪定位监测网资料、中尺度气象自动站逐时地面风向风速等数据,采用统计分析方法,研究海南岛地闪活动的时空分布特征及海陆风对其影响。结果表明:海南岛地闪主要发生在春夏季,大部分地区地闪主要发生在白天,特别是下午,而南部沿海和西部沿海地区的地闪在夜间较白天更为活跃。春夏季活跃的海陆风对海南岛地闪活动有很大影响,是导致海南岛地闪具有时间和空间分布特征的主要原因之一:在西北部内陆和东北部沿海地区,白天偏北海风与环境偏南风辐合,造成地闪活动多发生在白天;而在南部沿海地区,夜间偏北陆风常和环境偏南风辐合造成地闪在半夜和早晨更为活跃。     

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。     

2013—2016年新疆地闪活动特征分析

基于新疆2013—2016年地闪定位监测资料,对新疆的地闪活动特征进行分析。结果表明：新疆地闪以负地闪为主,占地闪总数的84.7%。年均正地闪所占比例为15.3%,高于内蒙古高原的9.6%。地闪密度总体值小于0.714次/km2?a,呈现出北疆大于南疆,西部地区大于东部地区,山区大于沙漠戈壁的形式;地闪月和日分布均成单峰型,月分布高发期在6—8月,日变化主要集中在14—20时;地闪强度百分率呈现单峰型分布,且负地闪的分布曲线与总地闪基本一致。正地闪出现频率在强度达到30—40kA时出现峰值,为正地闪次数的16.5%;地闪雷电流强度全年变化幅度较小,均呈现先减小后增大的变化趋势。正地闪的平均雷电流强度达59.7kA,为负地闪的1.8倍;上午的平均雷电流强度皆大于下午。     

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。     

基于主成分分析的两次雷电过程特性对比

雷电发生时涉及的宏观环境参量多且复杂,考虑不损失大量信息的前提下,基于主成分分析法对两次雷电天气过程进行特性对比,凝练雷电天气潜势预报和临近预报的着眼点,有助于提高其预报准确率。利用闪电、雷达和天气背景资料选取2011—2013年6—8月西宁雷电活动样本,提取同时次探空资料中26个环境参数作主成分分析,深入分析2012年7月29日(过程Ⅰ)和2013年8月26日(过程Ⅱ)两次雷电天气过程的演变和环境条件。结果表明:大气动力和大气温湿类参数与西宁雷电活动关系最为密切,闪电强度累积概率显示动力类较温湿类偏强,平均负地闪强度偏大-1.91 kA,平均正地闪强度偏大1.92 kA。过程Ⅰ表现为西风槽型雷电天气,受大气温湿类参数影响较大;而过程Ⅱ属于副高边缘型雷电天气,明显受大气动力参数影响。两次过程的闪电活动均以负地闪为主,都有明显的日变化规律,且呈单峰型分布。过程Ⅰ在闪电频次上占优势,但在强度上明显弱于过程Ⅱ的。     

2009—2012年中国闪电分布特征分析

运用全国雷电监测定位系统ADTD获取的2009年1月至2012年12月云地闪电资料,对我国闪电的时空分布特征进行统计分析。结果表明:地闪中负地闪占闪电总数的94%以上,正地闪占5%左右,我国闪电主要发生在5 9月,7、8月是闪电高发期,同雨带的推进有较好的对应关系。随着季风的推进,闪电从南向北,从东向西逐渐增多。闪电在夏季达最大,春秋季次之,冬季最小;闪电频次日变化主要呈单峰分布,全国闪电多发时段在16 17时,同强对流天气多发时段相对应。闪电总体分布南部比北部多,东部沿海比西部内陆多;闪电密度分布呈明显的地域性差异,其中华南地区、中东部地区以及四川盆地为我国闪电密度高值区;闪电白天主要发生在江浙以及广东沿海一带,夜间则主要发生在云贵、川渝内陆地区。午后至傍晚(14—20时)闪电最活跃,上午(08—14时)最不活跃。三个闪电高发区的闪电峰值所在月份不同,华南地区主要在6月,四川盆地主要在7月,而中东部地区则在8月出现最大值。春季闪电最活跃的区域是华南,这和该区域的前汛期降水密切相关。正负闪电强度主要集中在10~40kA,累计概率在60%以上的正、负地闪电强度分别小于60 kA和35 kA;累计概率在90%以上的正、负地闪强度分别小于140 kA和65 kA,闪电强度的低值区主要分布负闪,而正闪主要分布在闪电强度的大值区。     

基于人工观测和ADTD系统的嘉兴地区雷暴活动特征分析

利用1973—2013年嘉兴地区6个站点雷暴日逐日观测资料和2007—2013年浙江省闪电监测定位系统ADTD探测的云地闪电资料,运用气候趋势系数、气候倾向率、Morlet小波分析等方法,对嘉兴地区雷暴活动特征进行分析。结果表明:嘉兴地区年平均雷暴日数为28.9天,其中最少为嘉善县的26.4天,最多为桐乡市的32.5天,雷暴天气在中国均属中雷区。雷暴日数年代际差异较大,呈逐年下降趋势,海宁市下降最为明显,每10 a减少1.1天左右。年雷暴日数存在12 a左右的短周期和32 a左右的长周期振荡信号,在12 a时间尺度上的周期振荡特别明显。雷暴日数月变化主要呈单峰型,7月份各地的雷暴日数均处于全年的最高值。雷暴日数的空间分布差异较大,总体上从东北到西南逐渐增加。地闪中负地闪占地闪总数的97%,6—8月是地闪的高发期。地闪频次日变化呈单峰状态分布,13—19时为地闪多发时段。地闪密度有显著的地域性差异,桐乡和海宁东部、海盐南部及嘉兴市区为地闪密度高值区。     

天气系统与海南降水的关系研究

以海南文昌为例,通过对影响海南省的四类十二型天气系统的活动及其对降水天气的影响进行分析研究表明,影响海南省的天气系统,以热带系统较多,冷空气类系统次之;单一系统,以变暖高压脊(G2)和西南低压槽(SWT)较活跃,华南沿海槽(ST2)和越南低压槽(YT)较少。降水则以冷空气类(除WS型)和低压槽类(除SWT型)较多,降水概率基本在50%以上,其中静止锋(WQ,EQ)系统和华南沿海槽(ST2)的降水概率甚至达到65~70%;较好地揭示了各种天气系统在海南省的活动规律及与降水的关系,为海南省指导各县市的天气预报及服务提供依据。     

贵州雷电时空分布及强度特征分析

该文用2004、2005、2007年3a的闪电定位资料,结合贵州的天气气候背景,利用曲线模拟和网格插值统计方法初步分析贵州省雷电的时间、空间、强度分布特性。结果表明,贵州雷电主要发生在4—10月,且午后属于多发时段,空间分布呈不均匀状态,西部多,东部少,特别是省的西南部雷电较为频繁。雷电的强度一般正闪比较强,且基本集中在15～45KA这一强度段,负闪强度较弱,分布相对比较均匀。     

大兴安岭闪电时空分布特征分析

利用大兴安岭林区2005—2006年闪电定位系统监测资料,分析了该地区地闪的月变化、日变化、闪电密度的时空分布特征。结果表明:大兴安岭林区闪电的月变化呈单峰分布,6—8月是闪电多发期;日变化呈双峰分布,夏季14时和19时是该地区强对流天气最易发展成熟的时段;莫尔道嘎林区是闪电频发的中心地带。从雷击火发生的时空分布得出北部原始林区是雷击火多发区域。     

一次局地暴雨的地闪特征及其与强降水的关系

利用闪电定位仪每分钟实测资料、加密自动站逐分钟雨量和卫星云图云顶亮温TBB资料,对2013年4月29日西南涡东移过程中MCS产生的局地暴雨地闪特征进行了分析。结果表明：这次过程产生了大量地闪活动,且地闪主要出现在西南涡东侧500 hPa槽前辐合上升运动区、700 hPa暖切南侧850 hPa暖切北部的辐合带、TBB小于等于220 K区域南侧TBB水平梯度大值区的叠置区。整个过程负闪占主导地位,强降水发生在负闪密集区;MCS生命史不同阶段的正负闪频数、密集程度和分布位置是不同的。进一步分析发现单站地闪频数与TBB和强降水在时空变化上有一定的相关性,地闪频数和TBB表现为负相关,即TBB下降到最低值时,地闪频数则到达峰值;逐时地闪频数和雨强均呈单峰分布,负闪频数和强降水发展演变趋势一致,负闪峰值和最大雨峰时刻对应,正闪或和最大雨峰一致或略滞后,正负闪和雨峰的6 min演变趋势呈多峰分布,负闪初现12~18 min后出现降水,负闪突增较强降水有18~24 min的提前量。此个例显示MCS将朝向移动路径前侧的负闪密集区域移动,负闪密集区对局地强降水的落区和强度有较好的指示意义。     

江西不同类型强对流天气的地闪统计特征及与雷达回波特征对比分析

选取2004—2014年江西省11个ADTD雷电探测定位组网系统所得云地闪探测数据、省内多普勒雷达、探空和自动站资料,并结合重要天气报,将此11年的强对流天气分成短时强降水、有短时强降水伴随的雷雹大风和冰雹(以下简称风雹)和无短时强降水伴随的风雹这三种主要类型,分析它们发生前后的地闪活动特征及其与雷达回波的关系,结果发现,(1)江西省短时强降水、雷暴大风和冰雹分别主要发生在5—8、7—8月和3月;仅发生短时强降水时的站次远多于发生风雹天气时;除早春和盛夏无短时强降水伴随的雷暴大风发生站次较多外,风雹天气常与短时强降水相伴发生。(2)仅有短时强降水天气发生时,其站点地理位置越偏北、小时雨量越大,对应的地闪活动就越剧烈。不同小时雨量对应的地闪数存在较明显的季节性差异,表现为3、4月地闪数以小时雨量为50~55mm时最多;5—7月地闪数随着小时雨量增大总体呈增多趋势,尤以小时雨量为55~60mm时最多;8—9月则以小时雨量为40~45mm时最多。(3)就无短时强降水伴随的风雹天气而言,在3—5月雷暴大风和冰雹发生前30min内的地闪数差异不大,但平均电流强度后者大于前者;在6—9月雷暴大风发生前30min内的地闪数则为冰雹发生前的2~4倍,平均电流强度前者大于后者;该类风雹发生前的地闪数多于仅有短时强降水发生前,正地闪的平均电流强度前者也略强。(4)有短时强降水伴随的风雹发生前的平均正地闪数以8月为最多,而负地闪数则在6月最多;冰雹发生前1h内的地闪数随季节变化不大,而雷暴大风发生前的地闪数存在季节差异,夏季多于春季;另外冰雹的地闪数与冰雹直径存在较好的正相关性。(5)3—8月,有短时强降水伴随的风雹地闪数远多于无短时强降水伴随时;其平均电流强度前者大于后者;该类风雹天气发生前,地闪平均电流强度随季节呈先增大后减小的趋势,而无短时强降水伴随的风雹天气则无此特点。(6)强对流天气发生前,较强回波出现前的负地闪活动远比正地闪活跃,但其电流强度弱于正地闪;45dBz以上回波伸展高度越高,伴随的地闪数也越多,但其平均电流强度变化不明显。     

近10a海南岛冰雹天气统计特征与概念模型

利用常规资料和海口多普勒雷达资料对2004-2014年海南岛出现的22次冰雹过程进行统计分析。结果表明:海南岛冰雹均出现在春季;冰雹落区集中在东方-琼中-琼海一线的五指山以北地区;按照影响系统可分为西南低压槽Ⅰ型、西南低压槽Ⅱ型、东路冷空气型和西路冷空气型;西南低压槽Ⅰ型冰雹落区在儋州和澄迈,西南低压槽Ⅱ型落区较分散,二者出现的时间集中在14:00-17:00;冷空气型冰雹发生时间与锋面到达时间密切相关,西路冷空气型冰雹落区集中在东方和昌江,东路冷空气型则在海口、临高和文昌;西南低压槽Ⅰ型湿层可达对流层上层,具有强热力条件,触发机制为海陆风辐合线;西南低压槽Ⅱ型和冷空气型600-500 h Pa有明显干区,边界层华南沿海至海南岛北部地区有冷式切变;0℃层高度集中在4.3-5.1 km,-20℃层高度为7.6-8.4 km;冰雹直径与低层垂直风切变大小有一定的正相关;直径大于等于20 mm的大冰雹△T850-500≥27℃;基于海口多普勒雷达提炼的海南岛冰雹临近预报指标为最大组合反射率CR≥55 d BZ,50 d BZ强回波高度达到-20℃层,最大垂直液态水含量VIL值≥60 kg·m-2,回波顶高ET≥15km。     

2011—2021年安徽省闪电时空分布特征分析

利用2011—2021年安徽省地闪资料，对全省闪电时空分布特征进行统计分析。结果表明：负地闪为安徽省地闪主要类型，占地闪总数的94.02%，每年5—9月是闪电活动高发期，8月闪电频次最大，但地闪回击电流峰值最小，正地闪比例随总地闪发生次数的减少而增多。日变化特征中，闪电多发时段为14—19时，与强对流天气活跃时段对应，平均地闪回击电流峰值波动相对较小，最大值出现在06时。全省地闪平均密度为1.72次/（km2·a），空间分布呈南高北低特征，与地闪回击电流峰值分布大致相反。对安徽省总地闪频次进行主成分分析表明，前5个特征向量累计方差贡献达到90.05%，能够全面反映安徽省闪电整体异常结构，全省闪电活动及频次变化趋势基本一致，但南北存在明显差异，空间分布型可划分为全省一致型、大别山区型、江淮东部型、江南江北型和沿淮型，安徽省南部地区的水汽条件、热力条件和触发机制均优于北部地区，更易发生雷暴等强对流天气。     

2010—2019年杭州地闪变化特征及其与海拔高度的关系

利用2010—2019年杭州闪电定位资料,通过数理统计、线性回归等方法分析了杭州市雷电活动时空变化特征及其与海拔的关系。结果表明：杭州地闪活动呈东多西少、南多北少的分布,密度高值区出现在西南部,低海拔地区的地闪频次较高海拔地区的地闪频次高。夏季地闪活动最为频繁,主要集中在7月和8月,春、秋季地闪频次差别不大,冬季地闪频次较其他三个季节少一个量级。夏季和秋季的地闪活动多发生在午后至傍晚,春季地闪活动在凌晨发生较为频繁,这可能与具有夜发性特征中尺度对流系统持续时间长有关。地闪强度绝对值主要集中在10—60 kA,正地闪均值随着海拔高度增加而增大,负地闪和总地闪的雷电流均值随海拔高度的上升呈“V”形变化。正地闪、负地闪和总地闪≤16 kA比例和≥100 kA的比例均随海拔高度增加而减小。在100—200 m的丘陵和200—500 m的小起伏山地,绕击率较高,超过1500 m的山区,≤16 kA的雷电流造成的绕击风险小;400 m及以下地区,≥100 kA的雷电流造成的反击概率大,高于1600 m的大起伏山地基本不会发生反击现象。     

江苏苏南地区高速公路闪电时空分布特征研究

利用江苏省闪电监测定位系统探测2007—2013年地闪观测资料和2013年云闪观测资料,研究了苏南地区高速公路沿线地闪和云闪的时空分布特征。研究表明:1)苏南地区高速公路的年、月地闪频次具有西部多于东部的分布特征,其中扬溧高速最多;6—8月是地闪出现的高峰期,且西部地区出现峰值时间(7月)早于东部地区(8月);但日地闪频次的峰值出现时间东部(13～16 h)要略早于西部地区(14～18 h)。2)地闪强度(峰值电流)主要集中在20～50 kA,总体趋势是东部大于西部;高速公路地闪强度高值区主要集中在宁镇丘陵以及太湖、长江沿线附近,其中南京绕城高速、扬溧高速镇江段、宁杭高速南京段、沿江高速无锡段、沪宁高速等都是地闪密度较高路段。3)云闪集中发生在5—9月,西部地区云闪频次波动明显,总体呈双峰型月变化分布特征;东部地区云闪频次相对集中,呈单峰型月变化分布特征;西部地区出现云闪日高频次的时间(13～18 h)要早于东部地区(17～18 h)。     

青藏高原东北边缘地带2017-2020年地闪时空分布特征

青藏高原东北边缘地带是强对流天气多发区,雷电灾害频发。利用2017—2020年甘肃省ADTD(the advanced toa and direction system)闪电定位资料,对青藏高原东北边缘地带地闪频次、雷电流强度和地闪密度的时空分布特征进行分析,以便了解该地区地闪活动规律。结果表明：2017—2020年青藏高原东北边缘地带年平均地闪频数为2.71万余次,负、正地闪数分别占总闪数的84.27%和15.73%。地闪数月际变化呈明显的“单峰”特征,夏季闪电活动最强,占全年70.11%;春秋次之,冬季最弱。日变化亦呈“单峰”型,总闪和负地闪峰值出现在北京时10:00—12:00,正地闪峰值比负地闪峰值滞后约1 h。4—10月月平均正地闪数远少于负地闪,但正地闪的月平均电流强度却是负地闪的1.56倍。地闪密度大于0.24次·km-2·a-1的高值区主要出现在兰州市永登县,甘南藏族自治州碌曲县南部、玛曲县的西北部和东南部及合作市一带,天水市张家川回族自治县,庆阳市华池县、环县、镇原县、庆城县,陇南市南部和文县。正地闪高发区集中出现在玛曲县和碌曲县大部、定西市与甘南州交界处及庆阳市中南...