臺風(fēng)登陸廣東前后的地閃特征

郭青，黃旭輝，劉三梅，羅碧瑜，高國靖

（1.梅州市氣象局，廣東梅州 514021；2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，四川成都 610225；3.連平縣氣象局，廣東連平 517100；4.廣東省氣象公共安全技術(shù)支持中心，廣東廣州 510640）

廣東是我國受臺風(fēng)影響最大的省份之一［1］。許多氣象工作者對臺風(fēng)展開研究。王芳等［2］利用西北太平洋生成的228個熱帶低壓以上的熱帶氣旋閃電活動特征進(jìn)行統(tǒng)計分析，研究發(fā)現(xiàn)夏半年熱帶氣旋閃電活動明顯強(qiáng)于冬半年，閃電活動頻數(shù)日變化特征呈明顯“單峰”分布，其中正午12：00（北京時，下同）為最高，早晨06：00為最低；潘倫湘等［3］利用TRMM衛(wèi)星的微波輻射計TMI資料對超強(qiáng)臺風(fēng)圣帕（0709號）分析發(fā)現(xiàn)，閃電在修正極化亮溫低于225 K的深對流系統(tǒng)中更容易出現(xiàn)，但并不是所有的深對流系統(tǒng)都能產(chǎn)生明顯的閃電活動；王艷等［4］研究發(fā)現(xiàn)了西太平洋熱帶氣旋的閃電活動特征以及閃電活動與降水的關(guān)系。近年來，許多技術(shù)人員對廣東局部地區(qū)的閃電活動展開了研究［5－7］，曾慶鋒等［8］、黃潮等［9］、趙鑫等［10］分別對東莞市、深圳市、惠州市、肇慶市等地區(qū)閃電活動規(guī)律進(jìn)行了分析。本研究通過對廣東地區(qū)臺風(fēng)登陸前后地閃活動進(jìn)行分析，旨在為本地區(qū)臺風(fēng)的預(yù)警預(yù)報工作提供技術(shù)參考。

1 資料來源及分析方法

本研究使用的閃電定位數(shù)據(jù)來源于廣東電力監(jiān)測網(wǎng)（GDLLS），臺風(fēng)強(qiáng)度以及路徑資料來源于廣東臺風(fēng)路徑實時發(fā)布系統(tǒng)，其它相關(guān)氣象資料來源于廣東省氣象局業(yè)務(wù)網(wǎng)。

本研究主要采用數(shù)理統(tǒng)計的分析方法，對2006—2018年登陸廣東的38個臺風(fēng)過程的地閃數(shù)據(jù)與同期的氣象觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到了臺風(fēng)登陸前后過程的地閃變化特征。統(tǒng)計廣東地區(qū)臺風(fēng)登陸前后24 h的地閃頻數(shù)。臺風(fēng)各區(qū)域的劃定方法為：眼壁區(qū)（0～60 km）、內(nèi)核區(qū)（0～100 km）、內(nèi)雨帶（100～200 km）、外雨帶（200～500 km）。

2 臺風(fēng)概況

2006—2018年在廣東登陸的臺風(fēng)達(dá)到38個，年均約3個，最多的年份為2017年，達(dá)到6個；最少年份為2007年，僅有1個（圖1）。其中，熱帶風(fēng)暴級別11個，強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級別7個，臺風(fēng)級別12個，強(qiáng)臺風(fēng)級別7個，超強(qiáng)臺風(fēng)級別1個。

圖1 2006—2018年廣東登陸臺風(fēng)的逐年分布

廣東登陸臺風(fēng)發(fā)生在5—10月，主要發(fā)生在7—9月，約占總數(shù)的71.05%。其中8月份最多，登陸廣東11個，占全年28.95%；5月份最少，僅出現(xiàn)1個。根據(jù)廣東省氣候?qū)嶋H情況，通常以5月1日—9月20和21日之后分別作為夏、秋季定義，由此可知，夏臺風(fēng)和秋臺風(fēng)大約分別占84%和16%。在粵西沿海（陽江至徐聞之間）登陸的熱帶氣旋最多，為17個，約占總數(shù)的44.7%；在粵中沿海（惠東至臺山之間）登陸的熱帶氣旋次之，為12個，約占總數(shù)的31.6%；而粵東沿海（饒平至海豐之間）登陸的最少，共9個，約占總數(shù)的23.7%。

3 臺風(fēng)登陸前后地閃活動的統(tǒng)計特征

3.1 時間分布

由圖1a可知，臺風(fēng)登陸前后的閃電頻數(shù)呈年際震蕩變化，其中2006年臺風(fēng)過程的閃電頻數(shù)最低，平均單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為5 211次；而2008年最高，平均單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為101 877次，2008年是2006年的20倍；2006—2018年平均單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為47 278次，登陸前為29 815次，登陸后為17 463次。從歷年平均單位臺風(fēng)的閃電頻數(shù)年際變化來看，平均單位臺風(fēng)總的閃電頻數(shù)年際變化與登陸前的閃電頻數(shù)變化趨勢相一致，登陸后平均單位臺風(fēng)的閃電頻數(shù)的年際變化更為震蕩多變，主要是跟登陸后臺風(fēng)強(qiáng)度有關(guān)。一般情況下，臺風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng)，登陸后閃電頻數(shù)減少得更為迅速；而臺風(fēng)越弱，登陸后閃電頻數(shù)減少得不明顯，有些甚至出現(xiàn)了明顯的增加。

由圖2b可知，單位臺風(fēng)登陸前后閃電頻數(shù)5—7、7—10月同樣呈先增后減趨勢，5—10月分布呈明顯“雙峰”形態(tài)，其中，8月單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)、登陸前的閃電頻數(shù)均為最高，分別為92 557、67 973次。5月僅有1個臺風(fēng)登陸廣東，總的閃電頻數(shù)、登陸前、登陸后依次為694、458、236次，8月峰值是最低月份（5月）的133倍?？偟拈W電頻數(shù)分布為8月＞6月＞9月＞7月＞10月＞5月，登陸前閃電頻數(shù)為8月＞6月＞9月＞7月＞10月＞5月，登陸后閃電頻數(shù)為6月＞8月＞9月＞7月＞10月＞5月。

由圖2c可知，單位臺風(fēng)的平均閃電頻數(shù)的時刻變化呈明顯的“單峰”分布，閃電高發(fā)期主要集中于14：00—21：00，單位臺風(fēng)平均閃電頻數(shù)峰值出現(xiàn)在17：00，谷值出現(xiàn)在05：00。12：00—17：00閃電頻數(shù)快速增加，到17：00達(dá)到峰值，閃電活動開始減少，17：00—21：00閃電活動依然維持穩(wěn)定的強(qiáng)度，直到凌晨05：00出現(xiàn)谷值。

圖2 臺風(fēng)登陸前后地閃頻數(shù)隨時間變化曲線

3.2 空間分布

圖3為強(qiáng)臺風(fēng)“尤特”的登陸路徑及同期的地閃活動空間分布，由圖3可以看出，強(qiáng)臺風(fēng)“尤特”登陸后閃電頻次明顯減少，登陸前24 h距離中心徑向500 km范圍內(nèi)監(jiān)測到64 651次，登陸后閃電頻次僅為31 523次，減少率為51.2%，登陸前、后閃電活動均多發(fā)生在外雨帶，登陸后眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)及內(nèi)雨帶閃電活動減少得更為明顯；另外，登陸后，正極性閃電活動明顯增加，正閃比由登陸前的7.0%上升到12.3%；登陸前，閃電活動密集區(qū)主要位于臺風(fēng)中心的西北方向，東南方向閃電活動比較稀疏；登陸后，閃電活動同樣西北方向多于東南方向；登陸前、后強(qiáng)臺風(fēng)的移動方向為北西向；也即表明，在臺風(fēng)移動方向上閃電活動更為活躍，閃電活動呈現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)非對稱性，主要出現(xiàn)在其移動方向的左側(cè)活動。

臺風(fēng)登陸后閃電頻次明顯減少，而正極性閃電活動的比例則明顯增加。登陸前后閃電活動的空間分布特征呈明顯的結(jié)構(gòu)非對稱性，在臺風(fēng)移動方向上閃電活動更為活躍，閃電主要出現(xiàn)在其移動方向的左側(cè)活動。由此可見，臺風(fēng)有向其外圍強(qiáng)閃電活動密集區(qū)域移動的趨勢，當(dāng)臺風(fēng)登陸前移動方向相對穩(wěn)定時，可以嘗試運用閃電活動的發(fā)展趨勢來預(yù)測臺風(fēng)的移動方向和登陸位置。

圖3 強(qiáng)臺風(fēng)“尤特”登陸路徑及同期地閃活動空間分布

3.3 徑向分布

圖4給出了不同強(qiáng)度等級臺風(fēng)在登陸前后各分區(qū)閃電頻數(shù)的變化特征，由圖3可知，不同等級的臺風(fēng)過程，登陸前總閃電頻數(shù)均大于登陸后；除熱帶風(fēng)暴的內(nèi)核區(qū)外，臺風(fēng)過程各分區(qū)閃電頻數(shù)登陸后均相應(yīng)出現(xiàn)減少，只是減少比率有所不同。另外，不同等級的臺風(fēng)在登陸前后閃電頻數(shù)均主要集中在外雨帶。

統(tǒng)計了2006—2018年從廣東登陸TC登陸前后24 h各分區(qū)總閃電頻數(shù)占比，通過統(tǒng)計38個TC各分區(qū)的閃電活動過程，共監(jiān)測到閃電1 996 584次；其中眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)、內(nèi)雨帶、外雨帶依次為101 375、260 712、406 740、1 329 132次，各分區(qū)占比依次為 5.08%、13.06%、20.37%、66.57%（大致比例為1.0∶2.6∶4.0∶13.1）。從統(tǒng)計指標(biāo)不難看出，廣東登陸TC閃電活動主要活躍于外雨帶。同時，TC在廣東登陸后眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)、內(nèi)雨帶、外雨帶較登陸前分別減少83.41%、71.86%、72.71%、31.66%；TC系統(tǒng)總的閃電頻數(shù)登陸后較登陸前減少47.88%。

圖4 不同強(qiáng)度等級臺風(fēng)登陸前后24 h各分區(qū)閃電頻數(shù)的變化特征

從38個從廣東登陸臺風(fēng)登陸前后單位臺風(fēng)平均閃電頻數(shù)的徑向分布情況（圖5a）可以看出，臺風(fēng)登陸前后臺風(fēng)中心以外均發(fā)生了閃電現(xiàn)象，登陸前平均閃電頻數(shù)：眼壁區(qū)＜內(nèi)核區(qū)＜內(nèi)雨帶＜外雨帶，登陸后平均閃電頻數(shù)：眼壁區(qū)＜內(nèi)核區(qū)＜內(nèi)雨帶＜外雨帶，臺風(fēng)的閃電活動明顯減少。登陸前后閃電活動均主要集中在外雨帶，只是閃電活動密集區(qū)所處位置有所不同。圖5b給出了38個從廣東登陸臺風(fēng)登陸前后閃電密度的徑向分布情況，單位臺風(fēng)平均閃電登陸前后，閃電密度的極大值均集中在眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)及外雨帶；臺風(fēng)登陸前平均閃電密度：眼壁區(qū)＞內(nèi)核區(qū)＞外雨帶＞內(nèi)雨帶；臺風(fēng)登陸后閃電密度：外雨帶＞內(nèi)核區(qū)＞眼壁區(qū)＞內(nèi)雨帶；總體而言，單位臺風(fēng)登陸前后平均閃電密度呈“兩高一低”型，即內(nèi)核區(qū)、外雨帶的閃電密度高于內(nèi)雨帶。

圖5 單位臺風(fēng)登陸前后24 h地閃頻數(shù)（a）和地閃密度（b）的徑向分布

4 結(jié)論

1）2006—2018年在廣東登陸的臺風(fēng)達(dá)到38個，年均約3個；年平均單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為47 278次，登陸前為29 815次，登陸后為17 463次；單位臺風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)最高的是8月，一天中最高的是17：00；一般情況下，臺風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng)，登陸后閃電頻數(shù)減少得更為迅速；而臺風(fēng)越弱，登陸后閃電頻數(shù)減少得不明顯，有些甚至出現(xiàn)了明顯的增加。

2）在臺風(fēng)移動方向上閃電活動更為活躍，閃電活動呈現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)非對稱性，主要出現(xiàn)在其移動方向的左側(cè)活動。

3）不同等級的臺風(fēng)在登陸前后閃電頻數(shù)均主要集中在外雨帶，單位臺風(fēng)登陸前后平均閃電密度呈“兩高一低”型，即內(nèi)核區(qū)、外雨帶的閃電密度高于內(nèi)雨帶；

本研究對臺風(fēng)過程地閃活動特征的相關(guān)分析，基于有限的資料分析得出，存在一定的局限性，有待于今后采集更多的個例做深入的研究。