東亞和西太平洋閃電時(shí)空尺度及光輻射能

尤 金 鄭 棟 姚 雯 孟 青

(中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/雷電物理和防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081)

利用2002—2014年的TRMM/LIS(Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor，熱帶測(cè)雨衛(wèi)星/閃電成像儀)閃電觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了18°～36°N和70°～160°E范圍內(nèi)閃電尺度和光輻射能空間分布特征，并選取6個(gè)區(qū)域(區(qū)域1～6)，探討09:00—14:00(地方時(shí)，下同)和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段閃電上述屬性的逐月變化和參數(shù)分布特征。研究指出：閃電空間尺度和光輻射能在深海最大，次之為近海和陸地，持續(xù)時(shí)間在中國(guó)東部近海最大，次之為深海和陸地。不同閃電屬性大值分布區(qū)域差異明顯，小值則分布在區(qū)域1和區(qū)域2。多數(shù)區(qū)域分析時(shí)段內(nèi)閃電空間尺度和光輻射能的逐月變化趨勢(shì)較一致，陸地上它們與閃電活動(dòng)逐月變化的反向?qū)?yīng)關(guān)系較明顯。分析時(shí)段內(nèi)閃電時(shí)空尺度和光輻射能均呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，陸地閃電各屬性值比海洋閃電更向小值方向集中。在LIS觀測(cè)性能較高的18:00—次日06:00，各區(qū)域內(nèi)閃電持續(xù)時(shí)間中值為0.18～0.29 s，通道延展距離中值為12～21 km，光輻射能中值為0.11～0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。分析時(shí)段內(nèi)閃電空間尺度與光輻射能的相關(guān)性明顯優(yōu)于它們與持續(xù)時(shí)間的相關(guān)性。

引 言

閃電活動(dòng)與強(qiáng)對(duì)流天氣聯(lián)系緊密，是一種重要的自然災(zāi)害[1-3]。經(jīng)典閃電活動(dòng)研究主要是關(guān)于閃電活動(dòng)頻次或密度的時(shí)空特征[4-9]，它能夠體現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流的活動(dòng)規(guī)律，對(duì)雷電災(zāi)害評(píng)估也有參考價(jià)值。近期一些基于雷暴個(gè)例的研究表明：除閃電頻次外，閃電的其他屬性，如閃電的時(shí)空尺度(本文時(shí)空尺度包含閃電持續(xù)時(shí)間、空間擴(kuò)展；空間尺度指閃電空間擴(kuò)展)和閃電強(qiáng)度(電流、輻射能等)與雷暴結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系不同于閃電頻次與雷暴結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，超級(jí)單體中閃電擴(kuò)展面積與閃電頻次在空間上具有反向?qū)?yīng)關(guān)系[10-12]。對(duì)流活動(dòng)相對(duì)較弱時(shí)段或地區(qū)傾向具有更大的閃電尺度或光輻射能[8，13-14]。這些研究認(rèn)為，雷暴動(dòng)力過(guò)程對(duì)電荷分布形態(tài)的塑造是影響閃電尺度和強(qiáng)度特征以及它們與閃電頻次宏觀上反向?qū)?yīng)關(guān)系的重要原因。從宏觀角度看，在弱對(duì)流或非對(duì)流條件下，電荷區(qū)范圍較大，垂直分層特征相對(duì)明顯，利于低頻次但大尺度的閃電放電；而在強(qiáng)的對(duì)流性湍流和切變等影響下，云內(nèi)電荷區(qū)可能較小并呈交錯(cuò)分布特點(diǎn)，利于高頻次但小尺度的閃電放電[10]。

利用光學(xué)瞬態(tài)探測(cè)器(OTD, optical transient detector)[15]以及熱帶測(cè)雨衛(wèi)星(TRMM, Tropical Rainfall Measuring Mission)上攜帶的閃電成像儀(LIS, lightning imaging sensor)觀測(cè)到的閃電數(shù)據(jù)[14-16]研究中低緯度區(qū)域的閃電時(shí)空尺度和輻射能特征，指出不同閃電屬性具有明顯的海陸差異。本研究利用LIS觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析18°～36°N和70°～160°E之間的東亞以及西太平洋區(qū)域閃電活動(dòng)，研究LIS閃電持續(xù)時(shí)間、閃電通道面積、閃電光輻射能以及自行反演獲得的閃電通道延展距離時(shí)空分布和概率分布特征及不同屬性的相互關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 分析區(qū)域

本文分析范圍為18°～36°N，70°～160°E(如圖1所示)。在該范圍內(nèi)選取具有不同下墊面的6個(gè)區(qū)域用于閃電特征的對(duì)比分析，分別命名為區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4、區(qū)域5和區(qū)域6。

1.2 LIS數(shù)據(jù)

研究主要使用TRMM/LIS軌道觀測(cè)數(shù)據(jù)以及閃電氣候格點(diǎn)數(shù)據(jù)。

TRMM初始運(yùn)行在350 km高度的軌道上，2001年8月抬升至402 km高度。TRMM/LIS通過(guò)CCD(charged coupled device,電荷耦合裝置)陣列探測(cè)閃電光信號(hào)，視場(chǎng)寬度在地表為500～550 km，空間分辨率為3～6 km。閃電數(shù)據(jù)包括：事件，即成像器單個(gè)感應(yīng)點(diǎn)探測(cè)到的瞬變或光脈沖；組，在相鄰CCD像素點(diǎn)上，觀測(cè)到的2 ms內(nèi)閃電事件的集合；閃電，由時(shí)間間隔不超過(guò)330 ms和空間間隔不超過(guò)5.5 km的1個(gè)或多個(gè)組組成，一般視為一次物理意義上的閃電。本研究主要使用2002年1月—2014年12月LIS中的閃電數(shù)據(jù)，包括閃電位置、持續(xù)時(shí)間、通道面積、光輻射能(單次閃電包含的所有事件光輻射能之和)。此外，通過(guò)計(jì)算1次閃電包含的所有事件中相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)事件的距離，獲得每個(gè)閃電的水平通道擴(kuò)展距離。

圖1 分析區(qū)域地形以及所選擇的6個(gè)區(qū)域(填色為地形高度)Fig.1 The topographic map of target area and six target regions(the shaded denotes terrain)

LIS氣候類格點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)LIS軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空平滑得到[17]。此處選用1998—2013年0.5°×0.5°的HRFC(high resolution full climatology,高分辨率全氣候?qū)W)數(shù)據(jù)，并基于此計(jì)算得到分析區(qū)域內(nèi)2°×2°網(wǎng)格下的平均閃電密度。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

為保證數(shù)據(jù)可靠性，本文去掉一些極值LIS閃電，包括持續(xù)時(shí)間大于3 s或等于0的閃電，延展距離大于1000 km或小于4 km的閃電。經(jīng)過(guò)上述數(shù)據(jù)質(zhì)量控制后得到的LIS閃電數(shù)據(jù)為原始樣本的88%。

由于白天和夜晚的背景光輻射能有明顯變化，LIS閃電的觀測(cè)性能存在日變化。Boccippio等[18]報(bào)道LIS平均的探測(cè)效率為88%±9%，其中白天約為73%±11%，夜晚約為93%±4%。本文分析了圖1所示6個(gè)區(qū)域內(nèi)，LIS探測(cè)到的最小光輻射能隨當(dāng)?shù)貢r(shí)間的變化(如圖2所示)。由圖2可見(jiàn)，各區(qū)域閃電最小可探測(cè)光輻射能在09:00—14:00(地方時(shí)，下同)和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段變化較小，且地區(qū)差異性小。18:00—次日06:00的最小可探測(cè)光輻射能最小，意味著LIS的探測(cè)效率在此時(shí)最高；相反，09:00—14:00的LIS探測(cè)性能相對(duì)較低；其他時(shí)段LIS探測(cè)性能處于快速變化過(guò)程中。因此，在對(duì)上述6個(gè)區(qū)域內(nèi)閃電逐月變化和參數(shù)分布特征進(jìn)行分析時(shí)，主要使用上述兩個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)。

圖2 2002—2014年6個(gè)區(qū)域閃電最小事件光輻射能日變化Fig.2 Diurnal variations of the minimum detectable flash event radiances in six target regions from 2002 to 2014

2 分析和結(jié)果

2.1 閃電屬性的空間分布

2.1.1 閃電密度

圖3顯示，閃電活動(dòng)密度呈現(xiàn)明顯的區(qū)域差異。首先，陸地上的閃電活動(dòng)整體大于近海和深海；深海閃電密度普遍小于1 km-2·a-1，靠近陸地的近海區(qū)域，局部閃電密度可以達(dá)到2～4 km-2·a-1。其中，日本以東的洋面有一條密度相對(duì)周圍海洋較高的閃電活動(dòng)帶，這主要是由于亞洲東部海岸冬季黑潮的影響[19]。陸地上的最大閃電密度出現(xiàn)在青藏高原南麓，閃電密度普遍大于10 km-2·a-1，局地可超過(guò)70 km-2·a-1；中國(guó)內(nèi)陸華南地區(qū)閃電活動(dòng)也較為活躍，特別是珠江三角洲附近，閃電密度普遍大于10 km-2·a-1，局地可大于30 km-2·a-1。中國(guó)內(nèi)陸閃電活動(dòng)自東向西減小，青藏高原上閃電較弱，密度普遍小于6 km-2·a-1，其中腹地密度較大，西部和南部與喜馬拉雅山之間閃電密度較小(普遍小于1 km-2·a-1)。

圖3 1998—2013年閃電密度分布(數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)格點(diǎn)為2°×2°)Fig.3 Spatial distributions of the flash density from 1998 to 2013 (statistical grid box is 2° ×2°)

2.1.2 閃電持續(xù)時(shí)間

本研究對(duì)比了白天和晚上閃電持續(xù)時(shí)間、空間尺度和光輻射能的空間分布形態(tài)，它們整體上保持一致(圖略)，所以本文在空間分布分析中不進(jìn)行時(shí)段區(qū)分。

閃電平均持續(xù)時(shí)間的空間分布如圖4a所示。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的閃電主要位于中國(guó)沿海區(qū)域，LIS觀測(cè)的閃電持續(xù)時(shí)間平均值大于0.32 s，局地中心大于0.36 s。整體上看，深海閃電持續(xù)時(shí)間小于近海但大于內(nèi)陸，除了局地強(qiáng)中心外，深海大部分地區(qū)的閃電持續(xù)時(shí)間平均值小于0.3 s。陸地上，中國(guó)中東部地區(qū)閃電的平均持續(xù)時(shí)間主要分布于0.3～0.32 s；此外，四川盆地還有一個(gè)閃電平均持續(xù)時(shí)間的大值中心，對(duì)應(yīng)值為0.3～0.36 s。青藏高原閃電平均持續(xù)時(shí)間最短，普遍低于0.22 s。而青藏高原以南地區(qū)閃電持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較小，為0.22～0.28 s。

2.1.3 閃電空間尺度

閃電通道延展距離(圖4b)和閃電通道區(qū)域面積(圖4c)均表征閃電空間尺度，它們的分布形態(tài)較為相似。整體上，閃電空間尺度在從深海向內(nèi)陸過(guò)渡中由大到小變化。大部分深海地區(qū)的閃電通道延展距離(其物理意義更為清晰，以該參量為例說(shuō)明)平均值普遍大于21 km，同時(shí)有自北向南遞增的趨勢(shì)。近海的閃電通道延展距離為18～21 km，而內(nèi)陸則普遍小于18 km，除了在四川盆地和周邊存在18～21 km的大值中心。青藏高原及其南麓閃電空間尺度最小，閃電通道延展距離平均值普遍小于15 km，西部地區(qū)更小。

2.1.4 閃電光輻射能

圖4d為閃電光輻射能空間分布。整體上，從深海到近海再到內(nèi)陸，閃電光輻射能呈減小趨勢(shì)。而在日本以東太平洋地區(qū)存在一個(gè)明顯的強(qiáng)閃電輻射帶，平均光輻射能普遍大于2 J·m-2·sr-1·μm-1。近海地區(qū)閃電光輻射能為0.8～1.6 J·m-2·sr-1·μm-1。最小的平均光輻射能出現(xiàn)在青藏高原地區(qū)，中西部值小于0.4 J·m-2·sr-1·μm-1。

圖4 2002—2014年閃電屬性分布(數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)格點(diǎn)為2°×2°)(a)持續(xù)時(shí)間(單位：s)，(b)延展距離(單位：km)，(c)通道面積(單位：km2)，(d)光輻射能(單位：J·m-2·sr-1·μm-1)Fig.4 Spatial distributions of flash properties from 2002 to 2014(statistical grid box is 2° × 2°)(a)duration(unit:s),(b)length(unit:km),(c)footprint(unit:km2),(d)radiance(unit:J·m-2·sr-1·μm-1)

2.1.5 閃電屬性的空間分布特征

從前面的分析可以看到，閃電時(shí)空尺度和光輻射能的空間分布與閃電密度空間分布明顯不同。如閃電密度整體表現(xiàn)為陸地大、海洋小，但閃電的時(shí)空尺度和光輻射能整體上海洋大、陸地小。從區(qū)域上看，閃電密度與閃電時(shí)空尺度和光輻射能也并非簡(jiǎn)單的反向?qū)?yīng)，如青藏高原和青藏高原南麓都是分析區(qū)域內(nèi)閃電時(shí)空尺度和光輻射能極小值的區(qū)域，但青藏高原南麓具有分析區(qū)域內(nèi)最大的閃電密度，而青藏高原整體具有最小的閃電密度。此外，如果只是粗略看中國(guó)陸地區(qū)域，從東部到西部，閃電密度、時(shí)空尺度和光輻射能都由大到小變化。閃電時(shí)空尺度和光輻射能空間分布雖然具有前文中所說(shuō)的相似性，但在部分區(qū)域分布上卻有明顯差異：閃電持續(xù)時(shí)間近海最大，但閃電空間尺度和光輻射能在深海最大；且閃電空間尺度在分析區(qū)域南部深海最大，而光輻射能在分析區(qū)域北部日本以東洋面最大。

2.2 閃電時(shí)空尺度和光輻射能逐月變化

由于閃電活動(dòng)的區(qū)域差異，本文針對(duì)圖1中所示的6個(gè)區(qū)域，分別研究09:00—14:00和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段的閃電時(shí)空尺度和光輻射能多年平均逐月變化特征。為確保樣本量，閃電總數(shù)少于20個(gè)樣本的月份不分析；為使宏觀變化趨勢(shì)更加明顯，對(duì)各月份數(shù)據(jù)進(jìn)行三點(diǎn)滑動(dòng)平均。不同區(qū)域各月LIS觀測(cè)閃電頻次占所有LIS閃電的比例，以及各月閃電光輻射能、通道延展距離和閃電持續(xù)時(shí)間的中值見(jiàn)圖5(09:00—14:00)和圖6(18:00—次日06:00)，具體數(shù)值和峰、谷分布可直接從圖5和圖6中獲取，本文在此著重關(guān)注不同參量在逐月變化上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖5 2002—2014年09:00—14:00不同區(qū)域閃電參量中值逐月變化 Fig.5 Monthly median values of flash parameters in different regions during 0900-1400 LT from 2002 to 2014

首先，除區(qū)域6外，研究時(shí)段內(nèi)閃電空間尺度和光輻射能的逐月變化趨勢(shì)較為一致；同時(shí)，除09:00—14:00的區(qū)域1以及區(qū)域2和18:00—次日06:00的區(qū)域2和區(qū)域3外，閃電的持續(xù)時(shí)間與閃電空間尺度和光輻射能的逐月變化具有較為明顯的差異。這表明閃電空間尺度和光輻射能之間可能具有更好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而它們與閃電持續(xù)時(shí)間關(guān)系可能較差。其次，陸地上的幾個(gè)區(qū)域(區(qū)域1～3)，閃電通道延展距離和光輻射能的逐月變化與閃電活動(dòng)的逐月變化大體上呈反向?qū)?yīng)關(guān)系，閃電活動(dòng)活躍的月份，閃電的空間尺度和光輻射能相對(duì)較小，反之亦然。海洋上的幾個(gè)區(qū)域(區(qū)域4～6)則具有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。區(qū)域4也存在上述反向關(guān)系；區(qū)域5閃電通道延展距離和光輻射能與閃電活動(dòng)卻有大體上相似的逐月變化；而區(qū)域6的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不明顯。部分地區(qū)的部分閃電屬性在09:00—14:00和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段有明顯差異。如區(qū)域3在09:00—14:00閃電持續(xù)時(shí)間的峰值出現(xiàn)在4月，而18:00—次日06:00閃電持續(xù)時(shí)間的峰值出現(xiàn)在9月。區(qū)域1在09:00—14:00的閃電持續(xù)時(shí)間與閃電活動(dòng)逐月變化呈反向趨勢(shì)，而18:00—次日06:00兩者則為同向趨勢(shì)。與此同時(shí)，從大體趨勢(shì)看，區(qū)域2在09:00—14:00和18:00—次日06:00各閃電屬性的逐月變化最為一致。

圖6 2002—2014年18:00—次日06:00不同區(qū)域閃電參量中值逐月變化Fig.6 Monthly median values of flash parameters in different regions during 1800-0600 LT from 2002 to 2014

2.3 不同區(qū)域閃電時(shí)空尺度和光輻射能概率分布

6個(gè)區(qū)域閃電時(shí)空尺度及光輻射能的概率及累計(jì)概率分布如圖7(09:00—14:00)和圖8(18:00—次日06:00)所示，相關(guān)統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表1和表2。首先，對(duì)于所選的兩個(gè)時(shí)段，各地區(qū)的閃電各屬性均符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的特點(diǎn)，即大部分樣本位于閃電屬性值較小的區(qū)域，而小概率值覆蓋了較寬的大值區(qū)，緩慢下降。其次，雖然不同時(shí)段閃電屬性的值因?yàn)長(zhǎng)IS觀測(cè)能力的不同而有差異[16，18]，但各閃電屬性的峰值分布區(qū)間保持不變。對(duì)于閃電持續(xù)時(shí)間，6個(gè)區(qū)域的峰值均分布于0～0.1 s；對(duì)于閃電通道延展距離，陸地和海洋存在差異，陸地上3個(gè)區(qū)域的峰值區(qū)間位于8～12 km，海洋上3個(gè)區(qū)域的峰值區(qū)間位于12～16 km；對(duì)于閃電通道面積，6個(gè)區(qū)域的峰值區(qū)間均位于100～200 km2；對(duì)于閃電光輻射能，6個(gè)區(qū)域的峰值區(qū)間均位于0～0.2 J·m-2·sr-1·μm-1。從閃電屬性的累積分布曲線看，分屬于海洋的3個(gè)區(qū)域的曲線均位于陸地3個(gè)區(qū)域的曲線下方，意味著陸地閃電相比海洋閃電在各屬性值上更向小值方向集中。這一點(diǎn)從閃電各屬性的概率分布也可知，在小值范圍，陸地的閃電樣本概率分布大于海洋，而在大值范圍，陸地的閃電樣本概率分布小于海洋。張志孝等[20]給出了美國(guó)新墨西哥州一次超級(jí)單體過(guò)程中由LMA(lightning mapping array，閃電成像陣列)閃電觀測(cè)數(shù)據(jù)反演的閃電空間尺度分布，在物理量定義上與本研究相同的閃電通道(水平)延展距離，且兩者分布形態(tài)相似。

由表1 和表2各閃電屬性中值和平均值也可以看到與2.1節(jié)中分析相似的結(jié)論。09:00—14:00和18:00—次日06:00閃電持續(xù)時(shí)間均為區(qū)域4最大，區(qū)域1最??；閃電的空間尺度(通道延展距離)在區(qū)域5最大，09:00—14:00在區(qū)域1最小，18:00—次日06:00則在區(qū)域2最??；光輻射能在區(qū)域6最大，09:00—14:00在區(qū)域1最小，18:00—次日06:00 在區(qū)域2最小。

圖7 2002—2014年09:00—14:00閃電屬性概率(柱狀)及累積概率(曲線)分布Fig.7 Probability(columns) and cumulative probability(lines) distributions of flash properties during 0900-1400 LT from 2002 to 2014

圖8 2002—2014年18:00—次日06:00閃電屬性概率(柱狀)及累積概率(曲線)分布Fig.8 Probability(columns) and cumulative probability(lines) distributions of flash properties during 1800-0600 LT from 2002 to 2014

表1 2002—2014年09:00—14:00閃電屬性統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of flash properties during 0900-1400 LT from 2002 to 2014

表2 2002—2014年18:00—次日06:00閃電屬性統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of flash properties during 1800-0600 LT from 2002 to 2014

2.4 閃電各屬性間的相關(guān)關(guān)系

從閃電各屬性時(shí)空分布看，閃電時(shí)空尺度和光輻射能之間關(guān)系可能比較復(fù)雜，特別是閃電持續(xù)時(shí)間與閃電空間尺度和光輻射能之間在逐月變化和從深海到近海再到內(nèi)陸的對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯不同。利用常見(jiàn)的函數(shù)關(guān)系對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)閃電各屬性間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，同樣選擇09:00—14:00和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段，結(jié)果見(jiàn)表3和表4，表格左下部為擬合函數(shù)，右上部為擬合優(yōu)度r2(均達(dá)到0.001顯著性水平)。分析表明：18:00—次日06:00閃電各屬性之間的相關(guān)關(guān)系要優(yōu)于09:00—14:00，這可能與該時(shí)段LIS探測(cè)性能更好有關(guān)。同為表征閃電空間尺度的通道延展距離和通道區(qū)域面積之間相關(guān)關(guān)系最佳，在冪函數(shù)擬合條件下，09:00—14:00的擬合優(yōu)度r2=0.87，18:00—次日06:00擬合優(yōu)度r2=0.90；其次，閃電空間尺度與閃電光輻射能之間的相關(guān)性也較強(qiáng)，如在冪函數(shù)擬合條件下，閃電通道延展距離與光輻射能的擬合優(yōu)度在09:00—14:00為0.62，18:00—次日06:00為0.68。與前面分析的預(yù)期相符，閃電持續(xù)時(shí)間與閃電空間尺度和光輻射能的相關(guān)性最差，與閃電通道延展距離的最佳擬合函數(shù)為對(duì)數(shù)擬合，擬合優(yōu)度小于0.3；與光輻射能的擬合優(yōu)度稍好，但在指數(shù)擬合條件下，擬合優(yōu)度在09:00—14:00 僅為0.34，18:00—次日06:00僅為0.41。

表3 2002—2014年09:00—14:00閃電各屬性之間的擬合函數(shù)及擬合優(yōu)度Table 3 Correlations and goodness of fitting among flash properties during 0900-1400 LT from 2002 to 2014

表4 2002—2014年18:00—次日06:00閃電各屬性之間的擬合函數(shù)及擬合優(yōu)度Table 4 Correlations and goodness of fitging among flash properties during 1800-0600 LT from 2002 to 2014

3 結(jié)論和討論

本研究利用2002—2014年的TRMM/LIS閃電觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了18°～36°N和70°～160°E區(qū)域內(nèi)閃電持續(xù)時(shí)間、通道延展距離、通道區(qū)域面積和光輻射能的空間分布特征，并在上述范圍內(nèi)選取了6個(gè)典型區(qū)域，在LIS最小可探測(cè)輻射能變化較小的09:00-14:00(當(dāng)?shù)貢r(shí)間)和18:00-次日06:00兩個(gè)時(shí)段，對(duì)閃電各屬性變化和參數(shù)分布特征進(jìn)行研究，得到以下主要結(jié)論：

1) 閃電密度從大到小依次為陸地、近海、深海；閃電空間尺度和光輻射能從大到小依次為深海、近海、陸地；而閃電持續(xù)時(shí)間在中國(guó)東部近海最大，其次為深海和陸地。閃電密度、閃電持續(xù)時(shí)間、閃電空間尺度和光輻射能的大值分布區(qū)域分別對(duì)應(yīng)青藏高原南麓、中國(guó)東部近海、分析區(qū)域南部太平洋深海和日本以東洋面。而閃電時(shí)空尺度和光輻射能在青藏高原和高原南麓總是較小。

2) 基于09:00—14:00和18:00—次日06:00兩個(gè)時(shí)段的LIS閃電數(shù)據(jù)的逐月分析，除區(qū)域6外，閃電空間尺度和光輻射能的逐月變化趨勢(shì)較為一致，但持續(xù)時(shí)間與空間尺度和光輻射能的逐月變化在多個(gè)地區(qū)和不同時(shí)段均有明顯差異。陸地區(qū)域閃電通道延展距離和光輻射能的逐月變化與閃電活動(dòng)的逐月變化大體呈反向?qū)?yīng)關(guān)系，海洋區(qū)域則具有多種對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外，部分地區(qū)的部分閃電屬性在不同時(shí)段差異明顯。

3) 09:00—14:00和18:00—次日06:00閃電時(shí)空尺度和光輻射能均呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布的特點(diǎn)，其中陸地閃電相比海洋閃電在各屬性值上更向小值區(qū)集中。本文得到6個(gè)區(qū)域各閃電屬性的中值范圍(以夜晚LIS探測(cè)效率較高的18:00—次日06:00時(shí)段為例)：閃電持續(xù)時(shí)間為0.18～0.29 s，通道延展距離為12～21 km，光輻射能為0.11～0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。

4) 09:00—14:00和18:00—次日06:00閃電持續(xù)時(shí)間均為區(qū)域4最大，區(qū)域1最?。粌蓚€(gè)時(shí)段的閃電通道延展距離在區(qū)域5最大，09:00—14:00在區(qū)域1最小，18:00—次日06:00則在區(qū)域2最??；兩個(gè)時(shí)段的光輻射能在區(qū)域6最大，09:00—14:00 在區(qū)域1最小，09:00—14:00和18:00—次日06:00 則為區(qū)域2最小。

5) 閃電不同屬性間相關(guān)分析表明：18:00—次日06:00閃電各屬性之間的相關(guān)關(guān)系優(yōu)于09:00—14:00，同為表征閃電空間尺度的通道延展距離和通道區(qū)域面積相關(guān)關(guān)系最佳，閃電空間尺度與閃電光輻射能之間的相關(guān)性也較強(qiáng)，閃電的持續(xù)時(shí)間與閃電空間尺度和光輻射能的相關(guān)關(guān)系最差。

研究中應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一，先前雷暴個(gè)例研究中發(fā)現(xiàn)閃電空間尺度或地閃電流強(qiáng)度與閃電頻次呈反向?qū)?yīng)關(guān)系[10-12，21]，在海陸雷暴和閃電研究中發(fā)現(xiàn)具有較弱對(duì)流特征的海洋雷暴閃電尺度和放電強(qiáng)度大于具有較強(qiáng)對(duì)流特征的陸地雷暴[8，14，16]。這種閃電尺度與閃電頻次在空間上的反向?qū)?yīng)關(guān)系在本文的海陸對(duì)比中也有體現(xiàn)；但具體到地區(qū)，卻并非完全如此。如在2.1節(jié)分析中，從我國(guó)的東部到西部，閃電密度呈減小趨勢(shì)，而閃電空間尺度和光輻射能也呈減小趨勢(shì)。原因可能是我國(guó)雷暴活動(dòng)的頻次從東到西呈減小特征，導(dǎo)致氣候統(tǒng)計(jì)的閃電頻次從東到西減少，但區(qū)域3和西部地區(qū)的雷暴對(duì)流可能更強(qiáng)，從而導(dǎo)致閃電尺度和光輻射能相對(duì)較小。區(qū)域1是一個(gè)例外，這個(gè)地區(qū)對(duì)流活動(dòng)雖然頻繁，但對(duì)流弱，對(duì)流云尺度小[22]，導(dǎo)致閃電頻次、尺度和光輻射能均較小。因此，從雷暴個(gè)體或更宏觀的海陸差異角度得到的閃電密度和頻次的反向關(guān)系不能直接推廣到相關(guān)閃電屬性的氣候時(shí)空分布上。第二，與潛在的主觀認(rèn)知不同，閃電持續(xù)時(shí)間與閃電尺度和光輻射能之間的相關(guān)關(guān)系不明顯，這可能意味著閃電放電的物理過(guò)程與雷暴結(jié)構(gòu)和電荷結(jié)構(gòu)之間的復(fù)雜關(guān)系，值得從閃電放電過(guò)程的角度進(jìn)一步探究。