2019年貴州省雷電活動(dòng)特征分析

張淑霞 吳安坤 李迪 陳春

摘 ?要：利用貴州省VLF/LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)所取得的閃電監(jiān)測資料，統(tǒng)計(jì)分析了貴州地區(qū)閃電活動(dòng)特征。結(jié)果表明：負(fù)閃頻數(shù)高于正閃、云地閃頻數(shù)高于云閃，春秋季正閃比例高、夏季正閃比例低、冬季幾乎無閃電活動(dòng);閃電活動(dòng)一天中變化總體呈反正態(tài)分布形態(tài)，峰值時(shí)段在午后16：00-次日04：00，峰谷時(shí)段在清晨07：00-14：00;閃電活動(dòng)總體分布特征為南多北少、西多東少;閃電主要集中在畢節(jié)北部、六盤水大部分區(qū)域和黔西南地區(qū)，低值區(qū)位于遵義西北部和東北部，銅仁西部和黔東南東部等地。

關(guān)鍵詞：雷電活動(dòng);閃電密度;特征分析

中圖分類號：P429 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）25-0053-03

Abstract： The characteristics of lightning activity in Guizhou are analyzed using the data of three-dimensional lightning monitoring and positioning system VLF/LF. The results show that the frequency of negative lightning is higher than that of positive lightning and cloud to ground lightning is higher than that of cloud to ground lightning. The proportion of positive lightning is high in spring and autumn， low in summer and almost no lightning activity in winter. The change of lightning activity in a day is generally in the form of arcuate distribution. The peak time period is from 16：00 in the afternoon to 04：00 the next morning， and the valley time period is 07：00-14：00. The overall distribution of lightning activity is more in the South than in the north and more in the West There is less lightning in the East; the lightning is mainly concentrated in the north of Bijie， most of Liupanshui and southwest of Guizhou， the low value area is located in the northwest and northeast of Zunyi， the west of Tongren and the east of southeast of Guizhou.

Keywords： lightning activity; lightning density; characteristic analysis

1 概述

雷暴（Thunderstorm）作為一種常見的強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)，是產(chǎn)生于積雨云中并伴有閃電活動(dòng)、陣性降水過程，且時(shí)常出現(xiàn)冰雹、局部大風(fēng)等災(zāi)害性天氣過程[1]。一次雷暴活動(dòng)包括成百上千個(gè)回?fù)暨^程，一次回?fù)暨^程具有放電時(shí)間短、電流強(qiáng)度大等特點(diǎn)，能夠直接造成人員傷亡、建筑物等其他設(shè)施設(shè)備受損。此外，瞬間的高電位、瞬變的電磁輻射可導(dǎo)致微電子設(shè)備損壞，同時(shí)極易造成易燃易爆場所由于電火花引發(fā)火災(zāi)及爆炸事故[2]。近年來，隨著快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和不斷提高的民眾生活水平，雷電災(zāi)害對整個(gè)社會(huì)造成的影響愈發(fā)嚴(yán)重[3]。

貴州地處云貴高原東側(cè)，地勢由西至東呈現(xiàn)三級梯狀大斜坡，其中西部海拔2400m以上經(jīng)中部1200-1400m，后至東部500-800m[4]。特殊的地理位置和地形環(huán)境，造成境內(nèi)冷暖空氣頻繁交匯，局地氣流變化明顯，極易出現(xiàn)雷暴天氣過程，引發(fā)雷電災(zāi)害事故[5]。本文采用2019 年貴州省三維閃電監(jiān)測資料，分析雷電活動(dòng)時(shí)空分布的特點(diǎn)、規(guī)律，期望為貴州省的雷電災(zāi)害防御工作提供參考。

2 資料來源

閃電監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于貴州省VLF/LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由16個(gè)VLF/LF三維閃電探測站組成閃電監(jiān)測站網(wǎng)、雷電數(shù)據(jù)處理中心站及對應(yīng)數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、閃電數(shù)據(jù)庫組成。采用空間TOA定位算法根據(jù)接收到的多站點(diǎn)探測數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)性分析并計(jì)算出閃擊位置，完成三維位置解算，返回正云地（+CG）、負(fù)云地（-CG）、正云閃（+IC）、負(fù)云閃（-IC）發(fā)生的時(shí)間、經(jīng)緯度、雷電流強(qiáng)度、云閃高度等參數(shù)。

3 閃電活動(dòng)特征分析

2019年貴州省共發(fā)生閃電1370408次，其中云閃（云間或云內(nèi)放電）371660次，占27.1%，最大高度15.4km，最小高度0.3km，平均高度6.2km，標(biāo)準(zhǔn)差4.1km;負(fù)閃1064337次，占77.7%。正閃最大強(qiáng)度244.1kA，出現(xiàn)在黔南州龍里縣，最小強(qiáng)度0.7kA，出現(xiàn)在畢節(jié)市威寧縣，各市州強(qiáng)度均值介于22.4-36.8kA，平均強(qiáng)度28.5kA，標(biāo)準(zhǔn)差34.6 kA;負(fù)閃最大強(qiáng)度248.7kA，出現(xiàn)在畢節(jié)市赫章縣，最小強(qiáng)度1.0kA，出現(xiàn)在六盤水市六枝縣，各市州強(qiáng)度均值介于22.6-26.3kA，平均強(qiáng)度24.3kA，標(biāo)準(zhǔn)差17.9kA（見表1）。

3.1 時(shí)間分布

3.1.1 月變化

從貴州省2019年閃電逐月分布看，閃電的季節(jié)性分布特征明顯，閃電主要出現(xiàn)在夏季，由圖1可以看出一年中全閃電活動(dòng)變化趨勢（包括：地閃、云閃、正閃、負(fù)閃）呈現(xiàn)一致性分布，呈準(zhǔn)雙峰形態(tài)。據(jù)不完全數(shù)據(jù)推算，貴州省總正/負(fù)閃電的電流強(qiáng)度值在一年內(nèi)的變化趨勢比較固定。對于總的負(fù)閃電流強(qiáng)度而言，月頻變化主要分布在3-10月，集中分布在4-7月。11月-次年2月是平滑區(qū);3-4月是第一個(gè)總負(fù)閃增值區(qū)域;4-5月是一個(gè)總負(fù)閃遞減區(qū)域;5-6月是第二個(gè)總負(fù)閃增值區(qū)域;6-8月是第二個(gè)總負(fù)閃遞減區(qū)域。負(fù)閃總電流強(qiáng)度一年中出現(xiàn)兩個(gè)峰值分別是4月和6月。

6月份是閃電高發(fā)期，閃電次數(shù)占全年閃電總數(shù)的31.18%，3-5月以及7-8月閃電活動(dòng)較為活躍，5個(gè)月合計(jì)閃電次數(shù)占閃電總數(shù)的65.48%，10月僅有少量閃電活動(dòng)，而1月以及11-12月無閃電活動(dòng)。6月閃電活動(dòng)最為頻繁，閃電次數(shù)為438749次，8月次之，為273333次，7月、4月、5月依次排列。對全年閃電次數(shù)而言，閃電次數(shù)出現(xiàn)兩個(gè)峰值分別是4月和6月。

3.1.2 日分布

利用閃電定位資料分析得到貴州地區(qū)2019年閃電頻數(shù)時(shí)間變化分布，從圖2可以看出：閃電時(shí)間分布，高發(fā)時(shí)段為16：00-次日04：00，閃電低發(fā)時(shí)段為07：00-14：00，主峰在21：00-23：00，次峰在01：00-03：00。這主要還是由于貴州特殊的地理環(huán)境導(dǎo)致的，全省95%的土地都是山脈。因?yàn)榘滋焯鞖鉄?，大量水蒸氣上升到大氣中，白天，太陽輻射曬熱地表，地表再加熱空氣。此時(shí)，近地面的空氣受熱，攜帶著水汽開始不停的上升（水汽要到達(dá)高空受冷后才有可能成云致雨）?？墒?，山脈卻阻擋著太陽輻射，山谷的空氣沒法被加熱起來?？諝馍厦鏌?，下面冷，無法做上升運(yùn)動(dòng)。但到了晚上，被曬了一天的石頭迅速散熱，這一散比水體更快，所以山坡上的溫度比河谷更低。冷空氣沿著山坡下滑到谷底，同時(shí)把谷底附近的暖濕空氣擠壓抬升，水汽在上升的過程中逐漸冷卻，凝結(jié)成云。再者大量云層受到高能射線或帶電粒子的作用逐漸積累了大量電荷，當(dāng)帶有正負(fù)電荷云層靠近時(shí)，或帶電云層與距離地面較近的潮濕空氣都會(huì)發(fā)生巨大能量地放電，為雷暴天氣的產(chǎn)生提供了必要條件。

3.2 空間分布

2019年貴州地區(qū)閃電活動(dòng)的總體分布特征為南多北少、西多東少，西南地區(qū)閃電密度明顯大于東北地區(qū)（見圖3）。閃電主要集中在畢節(jié)北部、六盤水大部分區(qū)域和黔西南地區(qū)，其中六枝及六枝周邊部分區(qū)域、望謨、羅甸等閃電密度大于8.0次;而低值區(qū)位于遵義西北部的赤水和東北部的道真、務(wù)川，銅仁西部的沿河、德江和黔東南東部的黎平等地，其中大部分地區(qū)閃電密度小于2.0次。

4 結(jié)論

（1）2019年共發(fā)生1370408次閃電，其中負(fù)閃的閃電次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正閃的閃電次數(shù)。負(fù)閃1064337次占77.7%。春秋季正閃比例高，夏季正閃比例低，正閃比例與閃電次數(shù)成反向變化。

（2）閃電的季節(jié)性分布特征明顯，閃電主要出現(xiàn)在夏季的6、7、8月份，占全年閃電總數(shù)的70.23%，冬季幾乎無閃電活動(dòng)。

（3）閃電活動(dòng)一天中變化總體呈反正態(tài)分布形態(tài)，峰

值時(shí)段在午后16：00-次日04：00，峰谷時(shí)段在清晨07：00-14：00。

（4）閃電活動(dòng)總體分布特征為南多北少、西多東少;閃電主要集中在畢節(jié)北部、六盤水大部分區(qū)域和黔西南地區(qū)，低值區(qū)位于遵義西北部和東北部，銅仁西部和黔東南東部等地。

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