基于ADTD閃電定位資料的江西省歷史15年雷電活動規(guī)律分析

段和平 周潔晨 夏雪 殷國華

摘 要：利用2005—2019年收集的江西地區(qū)ADTD閃電定位資料為樣本，從地閃的年際變化、月變化、日變化、雷電流幅值等多個角度進行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：江西省地閃次數(shù)主要變化范圍在45萬次到95萬次，4次地閃次數(shù)峰值出現(xiàn)在2007、2010、2014、2018年;強雷暴天氣過程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活動最強;地閃主要發(fā)生時段為14：00—19：00，午后到傍晚是地閃發(fā)生的高峰期;正地閃平均雷電流強度大于負地閃，雷電流強度（絕對值）在10 kA以內(nèi)（含10 kA）的地閃最多;地閃密度分布不均，各地市之間年平均地閃密度差異性較大。

關(guān)鍵詞：ADTD;雷電活動;時空分布

中圖分類號：P427.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0133-03

Analysis of Lightning Activity Law in Jiangxi Province

in the Last 15 Years using ADTD Data

DUAN Heping ZHOU Jiechen XIA Xue YIN Guohua

（Meteorological Disaster Prevention Technology Center of Jiangxi Province，Nanchang Jiangxi 330046）

Abstract： Using the data collected by LLS（Lightning location system）of ADTD type from 2005 to 2019 in Jiangxi area ，a statistical analysis was conducted from multiple perspectives of inter-annual change， monthly change， daily change， and lightning current amplitude of the ground flash. The results show that the number of ground flashes in the province mainly varies from 450 000 to 950 000. During this period， the four peaks of ground flashes occurred in 2007， 2010， 2014 and 2018 years. The severe thunderstorms are mainly concentrated in March to September， with the strongest lightning activity throughout the year from June to August. The main occurrence period of ground flashes is from 14：00 to 19：00， concentrated in the peak period of ground flashes from afternoon to evening. The average lightning current amplitude of positive ground flash is greater than that of negative ， and most of the l lightning current amplitude is within 10 kA （including 10 kA）. The distribution of ground flash density is uneven， and the average annual ground flash density varies greatly from city to city.

Keywords： ADTD;lightning activity;spatial and temporal distribution

江西省地處我國中部地區(qū)，亞熱帶濕潤季風氣候明顯，境內(nèi)地形復雜，遍布河流、湖泊、山地、丘陵與盆地，這給強對流天氣的發(fā)生發(fā)展創(chuàng)造了有利的環(huán)境條件，因此江西省雷暴活動頻繁，每年因雷電災害帶來的損失十分嚴重。由此，分析與總結(jié)歷史雷電活動規(guī)律，對指導人們認識雷電及防御具有重要作用[1]。

江西省ADTD雷電監(jiān)測系統(tǒng)自建成以來，在對雷電活動的研究及分析中得到了比較廣泛的應(yīng)用。支樹林等分析了江西省閃電頻數(shù)逐小時變化以及雷達回波強度與地閃數(shù)的相關(guān)性統(tǒng)計等特征[2]。鄧德文利用2008—2014年ADTD資料，分析了江西省雷電活動時空分布特征[3]。綜合江西省歷年雷電活動特征分析，為江西省進一步做好雷電災害防御工作提供理論指導很有必要[4]。

1 數(shù)據(jù)來源

江西省采用的閃電定位系統(tǒng)是由中科院研制的高精度ADTD系統(tǒng)，包含11個二維閃電探測子站，運行穩(wěn)定可靠，覆蓋了江西省所轄的11個行政地市。該系統(tǒng)采用時差法和定向時差聯(lián)合法對云地閃進行定位，能夠區(qū)分閃電的正、負極性，定位精度在1 km以內(nèi)。ADTD閃電定位系統(tǒng)主要用來探測云地閃，能有效獲取雷電的多種參數(shù)，在氣象領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，取得了一些具有實踐價值的理論成果[5-7]。本文采用江西省ADTD閃電定位系統(tǒng)2005—2019年（下文均簡稱為歷史15年）實時監(jiān)測資料，共計9 887 277條閃電數(shù)據(jù)。每條閃電資料包括的信息有經(jīng)緯度、雷電流極性、強度、陡度、時間、定位站點等參數(shù)。

2 歷史15年雷電特征分析

2.1 雷電活動時間分布

2.1.1 年際變化特征。歷史15年年際地閃變化如圖1所示。從圖上可以看出，年際地閃次數(shù)均超過了45萬次，全省年平均地閃總數(shù)為65.9萬次，最高地閃總數(shù)為92.9次。江西省地閃年際變化整體上呈現(xiàn)出“多峰多谷”的特征，總體處于一個低位震蕩，震蕩周期在3～4年，振幅為32.2萬次。期間，4次地閃次數(shù)峰值分別出現(xiàn)在2007、2010、2014、2018年。表1中給出了歷史15年江西地閃次數(shù)與雷擊事故相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計，地閃平均值約為65.9萬次，中位數(shù)在59.6萬次。

2.1.2 月分布。雷暴的發(fā)生與季節(jié)息息相關(guān)，不同季節(jié)間閃電的次數(shù)相差甚遠。圖2給出了江西省歷史15年的地閃次數(shù)平均值月分布，并給出了2019年地閃月分布情況作為參考?？傮w而言，江西省近15年來強雷暴天氣過程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活動最強。2019年相比歷史15年，地閃發(fā)生時間集中在7月份之前，隨著8月和9月份江西省降水減少，地閃明顯減少。

2.1.3 日分布。歷史15年平均雷擊次數(shù)日變化見圖3，地閃主要發(fā)生時段為14：00—19：00，占比50.1%，該時段地閃均超過6萬次，峰值出現(xiàn)在16：00，為31 579次，占總數(shù)的9.36%。由圖3可知，江西省地閃時分布總體處于高位震蕩狀態(tài)，表現(xiàn)出典型的“單峰單谷” 特征，10：00為最小值7 453次，16：00達到最大值79 574次，振幅為72 120次。地閃午后為“波峰”區(qū)，其他時段地閃較平穩(wěn)，00：00—11：00，地閃逐時分布較為均勻。江西省雷電活動的這種日際變化，與江西省的地形及大氣活動比較吻合，由于大氣活動能量在午后太陽的輻射下得到加強，造成大氣層結(jié)不穩(wěn)定，對流活動頻繁，因此在午后強對流天氣發(fā)生頻繁，地閃數(shù)量有明顯增加。

2.2 極性和強度分布

表2給出了江西省歷史15年地閃的年平均雷電流幅值的極性和強度分布結(jié)果。從表2可知，絕大多數(shù)地閃為負地閃，負地閃占總地閃的96.29%，正地閃占比僅為3.71%，這與相關(guān)研究結(jié)果是高度一致的。歷年正地閃平均雷電流幅值明顯大于負地閃，這表明正地閃雖然次數(shù)較少，但是一旦發(fā)生，其帶來的危害要強于負地閃。雷電流強度（絕對值）在10 kA以內(nèi)（含10 kA）的地閃最多，占75.21%，超過40 kA以上僅占1.13%，具體分布比例見圖4。地閃總數(shù)隨著雷電流幅值增大呈逐漸減少趨勢。

2.3 空間分布

歷史15年各設(shè)區(qū)市年均地閃密度分布如圖5所示。從圖5可知，江西省年均地閃密度最高的地市為鷹潭市，達到5.15次/km2，最低的為萍鄉(xiāng)市，僅為2.09次/km2。超過半數(shù)地市，歷年地閃密度大于4次/km2。各地市之間年平均地閃次數(shù)差異性很大，應(yīng)該根據(jù)實際雷電活動頻繁程度采取相應(yīng)的雷電防護措施。

3 結(jié)論與討論

本文利用江西省ADTD閃電定位系統(tǒng)近15年（2005—2019年）的監(jiān)測資料為樣本進行統(tǒng)計，對比分析了地閃年際變化、時間分布、空間分布、電流強度及極性分布等特征，得到以下結(jié)論。

①江西省屬于雷電多發(fā)區(qū)，每年平均地閃65.9萬次，雷電活動十分頻繁。

②全省地閃次數(shù)主要變化范圍在45萬次到95萬次，呈現(xiàn)“多峰多谷”特征，4次地閃次數(shù)峰值出現(xiàn)在2007、2010、2014、2018年。

③江西省近15年來強雷暴天氣過程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活動最強。

④地閃主要發(fā)生時段為14：00—19：00，地閃高峰期集中在午后到傍晚，即14：00—18：00。

⑤歷年正地閃平均雷電流強度大于負地閃，雷電流強度（絕對值）在10 kA以內(nèi)（含10 kA）的地閃最多。

⑥各地市之間年平均地閃密度差異性很大，地市最大平均地閃密度是最低地市的2倍以上，應(yīng)該根據(jù)各地地閃實際發(fā)生情況，采取相應(yīng)的防雷措施。

參考文獻：

[1]張義軍，孟青，馬明，等.閃電探測技術(shù)發(fā)展和資料應(yīng)用[J].應(yīng)用氣象學報，2006（5）：611-620.

[2]支樹林，許愛華，李俊，等.江西省地閃氣候特征及其活動強弱評價方法探討[J].氣象與減災研究，2012（2）：37-44.

[3]鄧德文，汪如良.基于ADTD數(shù)據(jù)的江西省雷電活動特征分析[J].氣象與減災研究，2016（1）：63-69.

[4]鄧德文，周筠珺，趙鵬國，等.中國典型區(qū)域雷電活動氣候特征及其機制分析[J].氣象科學，2013（1）：109-118.

[5]張文娟，孟青，呂偉濤，等.時間差閃電監(jiān)測網(wǎng)的誤差分析和布局優(yōu)化[J].應(yīng)用氣象學報，2009（4）：402-410.

[6]馮民學，韋海容，焦圣明，等.南京市閃電定位資料的對比分析[J].南京氣象學院學報，2008（2）：151-157.

[7]崔遜，高金閣，樊榮.WWLLN與江蘇省ADTD閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)的對比分析[J].大氣科學學報，2016（2）：270-279.