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卫星观测的中国近海及登陆中国台风中的闪电特征研究

王艳  
【摘要】: 热带降水测量卫星TRMM可在大空间和长时间尺度上对雷暴云进行多参量的观测,不仅为在全球和区域范围内研究雷电活动的时空分布奠定了基础,同时也为在雷暴尺度上研究雷电与云微物理特征和动力特征之间的关系提供了独特的手段。本文利用OTD/LIS观测的11年的闪电格点资料,结合11年的海温资料,系统地研究了我国海岸线附近的海陆闪电时空分布差异、我国近海海域的闪电活动特征以及闪电活动与本海域海温的相关性和对ENSO事件的响应;同时利用TRMM卫星上携带的闪电成像仪LIS、降水雷达PR和微波成像仪TMI的多年同步观测资料,对2000~2007年间登陆我国的台风中的闪电活动特征以及闪电频数与雷暴云宏微参量之间的关系进行了初步的探讨,并对0505号台风“海棠”发展演变过程中的闪电活动变化进行了研究,主要的研究结果如下: 我国海岸线附近闪电活动比较频繁,临近海岸线的陆地和海域的闪电密度都随着纬度的递增呈振荡变化,闪电密度最小值集中分布在东海海域,闪电密度最大值则集中分布在南海、次峰在渤海和黄海海域。相同纬度下,闪电密度值随着经度的递增呈现振荡变化,表现为双峰双谷,闪电密度值随陆地、岛屿、海峡和海洋的地形过渡变化而逐渐递减。 中国近海海域的闪电密度平均值为3.39 fl·km-2·a-1,远远高于全球海洋闪电密度平均值,反映了陆缘海和大洋上闪电活动的明显差异。近海海域的闪电密度值从高到低依次为:南海、渤海、黄海和东海。近海海域闪电密度随纬度的升高而振荡降低,其中台湾岛附近海域、渤海湾海域的闪电密度值较大,同时闪电密度随着距海岸线距离的递增表现出递减--振荡递增--递减的趋势。夏季的闪电活动占近海海域全年总闪电的大部分,在近海海域的海温季节分布中,黑潮主干位置处的海温值相对较高且闪电活动也明显强于同纬度的东海近海和大洋海域,尤其在春季和冬季表现明显。在季节变化的影响下,近海闪电密度与近海的海温变化达到明显的相关,关于我国近海海域闪电活动对ENSO事件的响应问题,初步的相关分析表明:该海域闪电密度距平变化和NINO3区海温变化总体上呈现正相关,但在1997/1998和2002/2003年两次El Nino事件过程中只有冬春两季该海域闪电活动才呈现出明显的增加现象。 登陆我国的台风三个区域中对流云降水面积远小于层云降水面积,但对流云总降水量却与层云降水相当;相对于层云降水,对流云降水具有较高的回波高度和较宽的降水强度分布;外雨带的层云降水强度和对流云降水强度都高于内雨带,而眼壁发生降水的几率很小。 登陆我国的台风中闪电活动最密集地分布在外雨带,其次是眼壁,内雨带的闪电发生频次最低,闪电密度也最小。闪电密度和闪电频次均随距离风眼中心位置的径向距离做振荡变化且都在距台风风眼中心约375km的外雨带附近出现最大值。 台风中闪电发生区的6km高度反射率因子大于未发生闪电区,而PCT85值则明显低于未发生闪电区,外雨带较眼壁和内雨带有较强烈的对流活动;与其他类型雷暴(暴雨、雹暴)相比台风中的云中冰相粒子含量较少,闪电活动较其他类型雷暴少,闪电集中分布在低亮温值、高反射率区域;与大西洋飓风相比,我国台风中的冰相降水粒子活动和对流活动较弱,台风中非感应起电机制仍然是非常重要的起电机制,闪电的发生与强上升气流密切相关,闪电的出现可用来指示台风中强对流活动的位置。 “海棠”生命史中闪电发生区域主要集中在35~50dBz区间,降水量虽然较大,但其闪电活动频数偏低;生命史中的85GHz亮温远高于暴雨和雹暴系统,仅有小范围低于180K以下的低亮温区,闪电主要集中在230K以下区域附近,表明台风中的云中冰相粒子含量相对较少。


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