淺析閃電計數(shù)強度指標(biāo)在人影防雹作業(yè)指揮中的應(yīng)用

摘 要：毋庸置疑，在雷雨冰雹天氣下，會對區(qū)域的作物生長和生活穩(wěn)定產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時還可造成經(jīng)濟損失。因而文章立足于相關(guān)閃電頻數(shù)資料，構(gòu)建分析活動，闡述檢測閃電時空分布特性、識別特定范圍內(nèi)雷雨和冰雹云的設(shè)備、相關(guān)作業(yè)指標(biāo)以及閃電頻數(shù)和冰雹天氣的關(guān)系，旨在為后續(xù)防雹作業(yè)指揮提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：人影防雹作業(yè);雷雨;冰雹;閃電技術(shù)強度指標(biāo)

一般來說，利用閃電技術(shù)儀能夠獲取詳細(xì)、直觀的信息，進而掌握天氣的情況、方位、移動和范圍等，因此，在局部強對流天氣預(yù)報活動和人工天氣作業(yè)活動方面較為多見，頗具指導(dǎo)意義和價值[1]。相關(guān)人員可利用閃電定位儀獲取閃電連續(xù)資料，并結(jié)合雷達信息，跟蹤預(yù)警天氣變動。實踐證明，對流活動下普遍會衍生出強烈的雷電現(xiàn)象，主要以正地閃為主，發(fā)生頻率高達6次/rain，風(fēng)暴孤立下，甚至可達更高，總之，在新發(fā)展階段，通過云中閃電特征辨別冰雹云，利用閃電定位系統(tǒng)，監(jiān)測強對流云活動和閃電時空變化，對人影防雹作業(yè)指揮活動頗具價值。

一、相關(guān)資料信息

選取某區(qū)域三年防雹季節(jié)的2部SD型閃電頻數(shù)外場試驗資料，研究71次對流云閃電特征，從該區(qū)域所在位置來看，主要位于準(zhǔn)噶爾盆地西南緣，屬大陸性氣候特征，受多重因素影響，具有頻繁強烈的對流天氣活動，是人影防雹作業(yè)的重點區(qū)域。

二、基于時間角度，冰雹云閃電特征

（一）閃電頻數(shù)方面。在雷雨云方面，選取區(qū)域內(nèi)41次雷雨云閃電頻數(shù)與時間關(guān)系構(gòu)建研究活動，研究表明，大部分雷雨云閃電時間都不長，頻數(shù)也呈現(xiàn)出較低的特點，無論是頻數(shù)還是時間曲線的峰值都略低。云體生、消階段特點不突出。結(jié)合閃電資料，又可得出詳細(xì)結(jié)論，即：雷雨云閃電頻數(shù)平均峰值為每5分鐘38次，閃電頻數(shù)低，在頻數(shù)每五分鐘大于45的情況下，平均時間約為14rain。一般來說，單個云體的閃電活動大概在2.1小時之間。在發(fā)生弱雷雨云情況下，并不會降水，在云中則會出現(xiàn)零星閃電，頻數(shù)每五分鐘在5到30次之間，在發(fā)生強雷雨云情況下，會出現(xiàn)雷陣雨和大雨，部分地區(qū)還可能夾雜冰粒，持續(xù)時間平均大概在一小時以上，頻數(shù)一般為每五分鐘30到50次之間。

在孤立單體冰雹云方面，選取23次弱冰雹云構(gòu)建研究活動，研究表明，在初期階段，閃電活動呈現(xiàn)較弱特點，而在云體發(fā)展強盛后，閃電頻數(shù)就會明顯變化，呈現(xiàn)躍增趨勢，頻數(shù)每五分鐘大概在50到70詞之間，還會有少量小冰雹，但時間段，多見于峰區(qū)，同時，在降雹期間，閃電頻數(shù)也會呈現(xiàn)出急速減少情況，在降雹現(xiàn)象結(jié)束后，閃電活動也會隨之消失。在本次資料中，閃電頻數(shù)每五分鐘可達65次。

在強冰雹云方面，選取7次觀測結(jié)果，構(gòu)建研究，結(jié)果顯示每五分鐘閃電頻數(shù)大概為70次以上，無論是閃電頻數(shù)，還是閃電峰值，均呈現(xiàn)躍升和徒降特點。在初始時期，閃電活動弱，發(fā)展至強盛時期后，頻數(shù)和峰區(qū)持續(xù)時間皆會增加，通常情況下，降雹多見于峰區(qū)中后部[2]。

（二）閃電頻數(shù)統(tǒng)計方面。一是累計值比較，與雷雨云相比，冰雹云閃電頻數(shù)更高，又以強雹云閃電頻數(shù)最高。二是閃電頻數(shù)延續(xù)時間對比，一般來說，云中對流強度決定平均峰值，在對流強烈的情況下，閃電平均持續(xù)時間就會顯著增加，反之亦然，排序為強雹云>弱雹云>雷雨云。

三、冰雹云的識別

（一）閃電識別指標(biāo)和實踐?；诮?jīng)驗總結(jié)閃電判別指標(biāo)如下：一是小尖脈沖波形，每五分鐘的閃電頻數(shù)在50次以內(nèi)，每次閃擊脈沖在10次范圍內(nèi)，即可將其判定為雷雨云;二是中等尖脈沖波形，在振幅超出10.5厘米、持續(xù)時間在0.28秒內(nèi)、閃電頻數(shù)在每分鐘100次以上、且持續(xù)時間可高達1分鐘、閃擊脈沖在10次以上，即可判定弱冰雹云;三是大尖脈沖波形，在特定情況下，還可能向矩形脈沖波形轉(zhuǎn)變，在閃電頻數(shù)每分鐘多于150次、閃擊脈沖次數(shù)數(shù)量在15次以上，即可判定為強冰雹云[3]。

（二）閃電極性。一般來說，在冰雹粒子和冰晶碰撞下，碰撞區(qū)域會存在溫度梯度，在離子擴散時，受離子之間遷移率差異的影響，在溫度較低的冰晶一側(cè)就會出現(xiàn)大量的H離子，進而呈現(xiàn)出正電荷特點，而雹粒則與之相反，帶有負(fù)電荷。在重力作用影響下，電荷進一步分離形成不同極性的空間電荷中心，在云內(nèi)電場增強趨勢下，云內(nèi)和云地就會強烈放電，進而可知，閃電活動強弱和雹云發(fā)展過程關(guān)系密切。

（三）閃電識別先兆時間。所謂先兆時間，是指在實現(xiàn)云體判定工作后，明確云體為冰雹到真正開始降雹期間的時間，基于大氣特點，認(rèn)為先兆時間應(yīng)在10分鐘以上，但在部分云體中，降雹時間往往出現(xiàn)在閃電頻數(shù)峰值前期，故此種形勢下，應(yīng)用閃電頻數(shù)和前沿陡度進行識別，效果不盡人意[4]。

（四）峰前、峰后最大升度和陡度。所謂閃電頻數(shù)升度，是指最大增長速率，也就是說，在對流逐漸增強的情況下，在峰前，閃電頻數(shù)也會呈現(xiàn)出飛快的增長速度，一般來說，強雹云的最大升度要顯著高于雷雨云，因此，峰前最大升度也是衡量雷雨云和冰雹雨的衡量因素，但落后之處在于該種方式時效太短。另外，從對流強度變化強度來看，雖然變化明顯性較差，但強對流云最大陡度優(yōu)于弱對流云，也可以作為一個判定雹云的指標(biāo)。

四、影響雷雨云和冰雹云識別的因素

總結(jié)來說，識別活動受空間、人為、地形等因素影響。從空間層面來看，SD型計數(shù)儀在40千米內(nèi)功能顯著，可較好的接收閃電，但從其視區(qū)水平寬度來看，往往是感應(yīng)雷聲或觀測到積雨云后，才會開始觀測活動[5]。因此，適用于閃電次數(shù)真實，方向統(tǒng)一的單體積雨云，并不適用于雷聲吻合度、閃電吻合度較差的多體積雨云中[6]。從人為層面來看，實質(zhì)上來說，閃電計數(shù)儀只是作為輔助工具而存在，在進行雷雨云和冰雹云的識別活動時，還應(yīng)考慮天氣雷達、衛(wèi)星云圖所展示信息。從地形層面來看，不同區(qū)域地形不同，所呈現(xiàn)的氣候地點也會有所不同，展現(xiàn)的雹云強度、閃電頻數(shù)也會有所差異，因而，需加以重視。

結(jié)束語

基于本次研究，可總結(jié)結(jié)論：第一，閃電活動頻率與冰雹云各階段發(fā)展密切相關(guān)。第二，受固態(tài)粒子電荷變化影響，雷雨云和若冰雹云閃電頻數(shù)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性特點，即：峰前突升、峰后陡降，兩者相比，升度高于陡度。第三，局部地區(qū)冰雹云閃電強弱與維持時間和天氣強度關(guān)系顯著。第四，冰雹粒子和冰晶的碰撞活動，會形成多種極性的空間電荷中心。

總而言之，日前，為維持社會生活穩(wěn)定，需考慮天氣因素的影響，因而，文章對閃電計數(shù)強度指標(biāo)加以分析，以期為后續(xù)人影防雹作業(yè)指揮提供參照。

參考文獻

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[6] 郭海玲，艾黎明，吳裴裴，等.承德市人影監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（8）：48-49.

作者簡介;任東（1986-02-），籍貫：甘肅酒泉，學(xué)歷：本科，職稱：助理農(nóng)藝師，研究方向：多普勒雷達在人影防雹中的應(yīng)用。