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山东地区对流天气的地闪演变和分布特征研究

冯桂力  
【摘要】: 雷电是一种危害性极大的自然灾害,直接威胁人类生命财产的安全,尤其在微电子设备广泛使用的今天,遭受雷击的危险性几率愈来愈大,造成的损失也越来越大。随之而来的是人们对雷电灾害监测、预报、防护的要求也越来越高。近20年来,随着雷电探测技术的快速发展,准实时(时间几秒以内)监测地闪的技术已经成熟,探测云闪的技术也日臻完善。地闪定位系统在几个发达国家已全国联网,我们国家重点工程项目“大气监测自动化系统工程”即将启动,其一期工程就是在2003年底将建立拥有90个闪电探测子站的全国闪电监测网。在我国闪电监测业务发展的关键时期,面对强对流灾害性天气和闪电灾害服务的强烈社会需求,气象部门急需开展闪电监测业务和相应的研究工作。可见,开展强对流天气过程地闪分布特征及其应用方面的研究具有重大的现实意义。 本文利用山东省雷电探测网1998-2002年获取的地闪资料,对山东省的云对地闪电的空间和时间分布特征进行系统分析,得出了山东地区地闪的气候特征:云地闪电中负闪占绝大多数,负闪是正闪的6倍多。山东省的地闪主要出现在夏季,应占全年地闪数的80%以上,其中8月份出现的地闪次数为全年之最。正地闪比例的月际变化与闪电次数正好相反。正地闪的月平均电流强度变化基本与正地闪所占比例的月变化相似,而负地闪强度变化相对较小。闪电的发生也有明显的日变化,总体呈双峰双谷形式,15时和03时为两个峰值,两个谷值分别出现在9时和22时。正闪的平均强度略大于负闪。闪电的空间分布与地形有关,闪电主要集中在鲁中山区、济宁、潍坊、黄河入海口的东营附近。通过上午、下午、前半夜和后半夜4个时段的地闪空间分布的差异,可以看出午后地面加热、凌晨低空急流和海风锋对闪电活动的影响。 并结合多普勒雷达、卫星等实测天气资料对大量的强对流天气个例进行了细致的分析,探讨了强对流天气过程闪电的演变特征以及闪电与雷达、卫星等资料的对应关系。分析结果表明:①对流强度弱的普通雷暴在发展阶段和成熟阶段地闪比较活跃,在成熟之前出现地闪频数的峰值,随后地闪频数逐渐减小,整个生命史中几乎全为负地闪,极少出现正地闪。而有组织的强对流系统地闪频数较高,在发展阶段出现地闪频数峰值。在系统进入成熟阶段后,地闪频数开始下降,而 正地闪所占比例显著增加,在系统消散阶段甚至会出现短时间内全为正地闪的现 象。②通过闪电与卫星云图迭加分析发现,闪电基本出现在TBB值低于一60℃的 云区内。负闪电主要发生在MCC云体的前部且云顶亮温最低的区域(一70℃), 正闪电主要出现在MCC最低云顶亮温区的后部。云图配合闪电资料可很容易识别 出对流区和降水区。③雹云的地闪演变特征:在雹云发展至成熟阶段,地闪频数 存在明显的“跃变”,多数情况下负地闪占绝对优势;在减弱消散阶段,地闪频 数显著减少,且正地闪所占比例增加,甚至占绝对优势;降雹发生时段,通常地 闪频数演变有如下特征:即负地闪频数由峰值开始快速下降,而正地闪频数则开 始增加;地面降雹区与正闪电的密集区具有良好的对应关系;少数降雹过程自始 至终出现的几乎全是正地闪,降雹也出现在正地闪频数出现跃增阶段。④通过对 6次降雹过程的地闪资料分析表明,冰雹云通常伴随有更高的正地闪比例。并从 垂直风切变较大、“转逆双极电场”效应、雷暴移入0“高值区三方面对高正地闪 比例原因进行了分析;另外对低地闪风暴的成因也从理论上做了初步探讨。 根据对若干雷暴个例的闪电、雷达资料的综合分析,证明雷电资料能很好地 监测、识别强对流天气,对强对流天气预报有一定的指示意义。


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