孫京 蔡然 柴健 周悅

摘要 利用高時間分辨率的分鐘級雨量資料及LS8000閃電定位儀地閃數據，對比分析2014—2017年臺風型、低壓型、西南季風型和切變線型天氣系統(tǒng)引發(fā)的深圳地區(qū)夏季短時強降水和閃電活動，并通過分析降水和閃電的日變化、降水頻次、閃電峰值、持續(xù)時間、雷達回波頂高等，探討不同天氣流型引發(fā)的降水和閃電的時空分布特征。結果表明，四種天氣流型引發(fā)的深圳地區(qū)短時強降水伴隨閃電的對流活動主要集中發(fā)生在凌晨至08時和12-14時。臺風型產生的短時強降水對應的閃電活動主要集中發(fā)生在降水強度為20～30 mm·h-1時，且該類型產生的閃電主要以負地閃為主。低壓型、西南季風型和切變線型中有80%以上的閃電活動主要發(fā)生在降水強度超過50 mm·h-1。對于降水量小于40 mm·h-1的閃電活動，切變線型是產生該量級降水的主要天氣系統(tǒng)，也是該地區(qū)產生年平均地閃頻次最多的天氣系統(tǒng)。其中，該系統(tǒng)引發(fā)的此類對流活動的雷達回波頂高以2～4 km為主，并有72%的對流過程對應的零度層高度小于5 km。

關鍵詞強降水;閃電;時空分布;天氣流型

“雷暴”通常是指伴隨強烈雷電天氣現象的積雨云，或指伴有強烈雷電活動和陣性降水的“局地風暴”或“對流性風暴”系統(tǒng)，而強對流天氣是指強烈的雷暴系統(tǒng)所伴隨的短時強降水、冰雹、強風、龍卷等劇烈天氣（鄭媛媛等，2011）。近年來在全球變暖的氣候背景條件下，強對流天氣明顯增多，特別是突發(fā)性和局地性雷暴大風、短時強降水、冰雹和強雷電等氣象災害頻繁發(fā)生。伴有短時強降水的雷暴系統(tǒng)很容易導致城市內澇、地質滑坡等次生災害（俞小鼎等，2012;陳傳雷等，2017），是珠江三角洲地區(qū)主要災害性天氣之一。2010年5月7日廣州大暴雨，降水持續(xù)了6 h，降水量達213 mm，最大小時雨量99.1 mm，導致嚴重的城市內澇，直接經濟損失約5.4億元（伍志方等，2011）。2008年6月13日深圳大暴雨，全市平均雨量214 mm，24 h累積最大雨量498 mm，最大小時雨量96.8 mm，出現大范圍積水，直接經濟損失超5億元。

短時強降水是指在短時間內出現很強的降水事件，我國天氣預報業(yè)務中一般指1 h雨量在20 mm或3 h雨量在50 mm以上的降水事件（孫繼松，2017）。我國短時強降水主要發(fā)生在夏季，與東亞夏季風北進南撤、副高北跳南退較為一致，大部分地區(qū)短時強降水都是夜間多發(fā)，但區(qū)域差異顯著（陳炯等，2013;沈偉等，2017;王婧羽等，2019）。袁鐵和郄秀書（2004）利用衛(wèi)星攜帶的閃電探測儀8 a的數據對我國閃電活動的空間分布等特征進行了分析，表明我國的閃電活動主要集中在夏季（占68%），且大部分閃電活動發(fā)生在午后至傍晚時分。雖然閃電和短時降水屬于同一個雷暴的兩種不同現象，但二者的時空分布關系非常復雜，具有明顯的區(qū)域性特征。一些研究表明大部分閃電頻次峰值的出現時間似乎超前于降水的峰值（Williams et al.，1989），還有學者認為地閃峰值和降水峰值之間并沒有固定超前和落后的關系（Gungle and Krier，2006）。Takahashi et al.（2015）對日本地區(qū)2008—2009年5次強降水中伴隨強閃電和弱閃電的天氣過程進行了分析，發(fā)現只有1個過程閃電峰值超前于降水峰值，3個閃電峰值落后于降水峰值，另一個個例中閃電峰值與降水峰值同時出現。對于閃電和降水的空間關系，研究發(fā)現產生強閃電活動的區(qū)域與強降水區(qū)域空間分布較一致（Rivas et al.，2001;Makowski et al.，2013）。袁鐵和郄秀書（2010a，2010b）研究發(fā)現中國大陸東部與東海地區(qū)的大部分降水系統(tǒng)中沒有閃電活動發(fā)生，對于伴隨閃電活動的降水系統(tǒng)，冰相粒子與閃電活動關系密切。張誠忠等（2011）利用加密地面觀測、多普勒雷達以及地閃資料，得出華南珠江三角洲地區(qū)的兩次中尺度強降水系統(tǒng)中負地閃占據主導地位。鄭棟等（2012）通過對北京地區(qū)18次雷暴過程分析發(fā)現，閃電活動與對流活動區(qū)降水量的線性相關關系顯著，與對流活動區(qū)面積也具有顯著的線性關系。張舒婷等（2014）基于雨滴譜和地閃資料對雷州半島的雷暴云降水過程進行了分析，發(fā)現雨強增大時發(fā)生正地閃的概率明顯增加，地閃頻率越高對應降水強度越大。

近年來，隨著我國地面氣象觀測網的迅速發(fā)展，利用高密度地面降水觀測資料有助于提高地區(qū)短時強降水時空分布特征及演變規(guī)律的認識。閃電觀測資料的應用也有助于研究不同天氣過程中閃電與降水的相互關系。目前對閃電和降水的統(tǒng)計研究工作較多，大多是基于長時間序列的小時雨量進行統(tǒng)計分析（Yang et al.，2013;Yuan et al.，2014），只有少數研究涉及使用分鐘雨量（盛杰等，2012;Wu et al.，2017）。但對于不同天氣流型的閃電和短時強降水的時空分布特征及日變化鮮有報道。陳元昭等（2016）發(fā)現珠江三角洲地區(qū)重大短時強降水天氣流型主要有臺風型、西南季風型、北部灣低壓型、冷（式）切變線型和熱帶云團型等5種。其中，臺風型、西南季風型和北部灣低壓型大多數過程對應的環(huán)境特征類似，水汽充足，抬升凝結高度較低，CAPE區(qū)域呈“瘦弱”的狹長形分布。冷（式）切變線型對應的溫濕廓線大致呈上干下濕的“漏斗”狀，熱帶云團型對應的溫濕廓線緊靠，整層水汽大，對流有效位能CAPE值較大。由于天氣尺度系統(tǒng)的演變在很大程度上改變了局地的熱力層結不穩(wěn)定、垂直切變不穩(wěn)定、抬升運動的強弱以及水汽輸送，這些特征對雷暴的形成與傳播有很大影響。

為了進一步了解不同天氣過程引發(fā)的閃電和降水活動的分布特征，基于前期對2014—2017年深圳地區(qū)發(fā)生強降水伴隨閃電活動的天氣過程的分類結果，發(fā)現主要是臺風型（TPT）、低壓型（LPT）、西南季風型（SWMT）和切變線型（SLT）這四類天氣流型引發(fā)該地區(qū)夏季短時強降水及閃電活動。因此，本文將重點對比分析這四種天氣流型下短時強降水和閃電活動的時空分布特征以及二者的相關性，這將有助于進一步認識深圳地區(qū)各類短時降水和閃電活動的氣候背景，為深圳地區(qū)短時強對流預警及防災減災提供重要參考。

1 資料和方法

1.1 資料與方法

本文使用的資料包括：1）深圳市氣象服務中心提供的115個深圳地區(qū)地面加密自動站1 min降水資料，針對各站資料時間連續(xù)性檢查發(fā)現，由于建站時間不一致等因素，2014—2017年4—9月分鐘降水資料缺測的站點有3個，占所有站點的2.6%，表明利用該資料得到的短時強降水統(tǒng)計結果是可信的。2）維薩拉LS8000閃電定位儀的地閃觀測資料，該傳感器的配置集成了效果最佳的兩種閃電探測技術（甚高頻干涉技術和磁向法和時差法），可以給出詳細的雷暴活動，且地閃探測精度達到250～500 m，降水測站和閃電定位儀的分布如圖1。通常影響數據準確性的因素主要有觀測誤差、儀器本身的誤差以及隨機誤差，所以在數據統(tǒng)計前需進行質量控制。本文將1 min雨量大于10 mm的降水和5 min累積降水量超過30 mm視為異常值進行人工剔除，對剔除異常值后的降水樣本進行時間連續(xù)性檢驗（盛杰等，2012;Wu et al.，2017）。3）廣東省深圳市竹子林一部S波段天氣雷達0.5到20 km高度共20層的反射率因子資料。

1.2 短時強降水的定義

由于強對流天氣預警業(yè)務中使用小時雨量來監(jiān)測短時強降水，本文以業(yè)務短時強降水的標準（20 mm·h-1），將強降水時段定義為：自降水開始時刻（連續(xù)5 min累積降水量大于等于0.1 mm），連續(xù)60 min滑動累積雨量大于等于20 mm，且其前后連續(xù)3 h的降水量至少超過30 mm，則認為找到一次短時強降水過程，并將1 h累積降水量小于等于5 mm對應的時刻作為強降水結束時間，即可得到伴隨短時強降水過程的持續(xù)時間（王國榮和王令，2013），且同一站點新的一次強降水時段必須在前一個強降水過程結束后開始。本文將以此為標準，選取降水測站半徑10 km范圍內的閃電數據，結合深圳地區(qū)2014—2017年發(fā)生的夏季短時強降水伴隨閃電活動過程的環(huán)境特征，選取了臺風型、低壓型、西南季風型和切變線型這四種天氣流型產生的降水和閃電特征，其中各天氣流型產生的短時強降水事件個數及比例見表1。

2 短時強降水和閃電的日變化

圖2為深圳地區(qū)2014—2017年四種天氣流型產生的夏季短時強降水頻次和地閃總數的日變化，可以看到TPT型產生的短時強降水日變化呈明顯的雙峰結構，分鐘雨量大于等于1 mm的短時強降水頻次峰值出現在凌晨，次峰值出現在06時（北京時，下同），之后其發(fā)生的頻次很少，僅約為凌晨峰值的1/6和上午峰值的1/5。該天氣流型引發(fā)的短時強降水過程中閃電活動呈明顯的單峰結構，閃電峰值出現的時間與降水頻次峰值相同（凌晨），且在12時閃電活動略微增加，之后降水和閃電活動發(fā)展趨勢均一致。對于LPT型引發(fā)的短時強降水，降水日變化趨勢整體與TPT型相似。不同的是，LPT引發(fā)的降水頻次峰值小于TPT，出現降水的總頻次大于TPT型，且LPT引發(fā)的短時強降水主要發(fā)生在凌晨至10時（圖2b）。

相比前兩種天氣流型，SWMT和SLT型產生的強降水和閃電活動主要發(fā)生在下午。其中，SWMT型產生的降水活動主要集中在凌晨到16時，日變化呈明顯雙峰結構，且凌晨至06時降水峰值幅度明顯高于午后，谷值位于08時。結合閃電活動的日變化曲線（圖2c），SWMT引發(fā)的短時強降水伴隨的閃電活動最活躍，且閃電數的峰值與降水量峰值同步，在峰值之后（04時）兩者日變化趨勢相近。圖2d是SLT天氣流型引發(fā)的短時強降水和閃電活動日變化特征，發(fā)現SLT產生的短時強降水日變化曲線呈準正態(tài)分布，降水峰值出現13時，且該類型產生的降水頻次大于其他三種類型。除此之外，從凌晨至23時該類型均有降水產生，且降水的活躍階段主要集中在10—15時。雖然SLT產生的閃電數量不是最多的，但出現閃電活動發(fā)生的時間是最長的，且地閃數的日變化曲線呈三峰結構，主峰值出現在12時，比該類型產生的降水主峰值提前1 h;第二峰值出現在16時，該時刻對應的降水活動在減弱;第三峰值則出現在05時，對應的降水活動處于增強階段。

綜合上述分析，可以看到四種天氣流型引發(fā)的閃電和短時強降水的日變化特征有一定的相似性，但也存在明顯差別。共同特征是：在凌晨到02時四種天氣系統(tǒng)都有比較活躍的強降水活動，這可能與該地的海陸風作用有關，會在夜間激發(fā)較強的上升運動，易形成降水峰值。不同之處是，TPT、LPT和SWMT產生的降水峰值分別出現在凌晨，而SLT型產生的降水峰值和閃電峰值均出現在午后，而TPT、LPT和SWMT型的閃電峰值則出現在凌晨。對于出現在凌晨的峰值可能與熱力平流、水汽輻合以及夜間相對濕度的增大有關，而午后峰值可能是受日變化波的影響，白天大氣穩(wěn)定度的降低和對流有效位能的增加有利于午后熱對流的形成。另外，SLT型產生的高降水頻次的持續(xù)時間小于SWMT型，這主要是因為該地區(qū)這種天氣過程系統(tǒng)移動較快，云中高層具有明顯的氣流輻散特征，云水汽含量一般沒有SWMT型充足。

3 短時強降水和閃電活動的時空分布

3.1 降水和閃電過程持續(xù)時間的特征

圖3是四種天氣流型產生的短時強降水最大值以及閃電數最大值隨時間的分布。從降水分布來看，四種類型產生的強降水隨時間的變化整體呈階梯狀分布，但強降水最大值出現的時間、降水峰值以及各類型降水持續(xù)時間都不同。對于TPT型，短時強降水持續(xù)時間為70 min，在這個時間內強降水的最大值為120 mm。其中，10 min內出現的最大降水量達20 mm，在第35分鐘時累積降水量已超過90 mm。特別是在第30—35分鐘，TPT型產生的降水增量最大。相比TPT型降水，LPT產生的降水最短持續(xù)時間是15 min，最長短時強降水持續(xù)時間為120 min，最大降水量出現在第65分鐘，且其降水強度與TPT相同。LPT型產生的短時強降水最大增量出現在持續(xù)降水時間為第50—55分鐘。SWMT型產生的首次大于等于20 mm的降水對應的持續(xù)時間為10 min。產生的累積降水最大值出現在降水持續(xù)時長60 min，與SLT型相同，但滯后TPT型5 min，超前LPT型5 min。SLT型產生的短時強降水在持續(xù)時間120 min內最大值達180 mm，大于其他三種天氣流型。其中，該類型在降水持續(xù)時長10 min內產生的降水最大值也大于TPT和SWMT。對比這四種流型產生的短時強降水，發(fā)現SLT和SWMT型的短時強降水具有持續(xù)時間長，降水強度大的特點，且SLT產生的降水強度大于SWMT型;LPT型產生的降水以間歇式短時強降水為主;TPT型引發(fā)的降水強度與上述三個類型相當，但持續(xù)時間明顯小于SLT、SWMT和LPT。圖3b是四種天氣流型在短時強降水過程中產生的最大閃電數。可以看出，雖然在短時強降水發(fā)生過程中不是始終都有閃電發(fā)生，且閃電活動具有明顯的不均勻性，但各天氣流型產生的閃電活動峰值與短時強降水峰值有一定的關系。在SLT型中，閃電活動主要集中發(fā)生在降水持續(xù)時間第60—90分鐘，閃電峰值發(fā)生在降水持續(xù)時間第70分鐘時，對應的最大降水量為120 mm。SWMT型產生的閃電活動主要集中發(fā)生在降水持續(xù)時間第60—70分鐘，其峰值發(fā)生在持續(xù)降水第70分鐘時，對應的最大降水量為115 mm。LPT型產生的閃電活動主要發(fā)生在短時強降水持續(xù)時間的第45、65和120分鐘，且最大閃電數（751個）大于其他三個類型，對應的最大降水量分別為90、120和110 mm。TPT型產生的閃電活動則主要集中發(fā)生在短時強降水持續(xù)時間的前40 min內，對應的最大降水量為60 mm。

為了進一步研究閃電和降水的關系，圖4給出了四種流型產生的每分鐘平均降水率及其持續(xù)時間、正地閃和負地閃的分布?？梢钥闯?，四種類型產生的降水和閃電活動有顯著的不同。TPT型產生的64%的閃電活動主要發(fā)生在平均每分鐘降水為0.5 mm時，且該類型產生的閃電主要以負地閃為主，占比總地閃數的78%。LPT型產生的平均降水率以0.5～1.0、1.0～1.5以及1.5～3.0 mm·min-1為主，其中平均每分鐘降水率1.5 mm·min-1持續(xù)時間最長約115 min，當平均每分鐘降水率為2.0 mm·min-1時對應的閃電活動以正地閃為主。相比TPT和LPT，SWMT和SLT型產生的降水和閃電活動更加活躍。SWMT型產生的平均每分鐘降水率為0.5～4.5 mm·min-1，該范圍降水均伴隨一定的閃電活動，且1.0～2.0 mm·min-1的降水對應的閃電活動最多。另外，該類型各級平均降水持續(xù)時長大于其他三種類型，這與SWMT的天氣流型配置有關，珠江三角洲地區(qū)西南季風型短時強降水一般出現在850 hPa急流軸核區(qū)附近或氣流輻合區(qū)（陳元昭等，2016）。SLT型產生的閃電活動是這四種天氣流型中最多的，因為此類天氣系統(tǒng)一般是由于冷暖空氣對峙，高空槽、切變線和冷空氣共同引起的強對流天氣，由于系統(tǒng)移速快，吸納水汽不夠充分，導致強降水的持續(xù)時間小于SWMT和LPT型。

3.2 不同強度的短時強降水和閃電活動

圖5是各天氣流型下同強度降水百分比的分布。對于5～10 mm的累積降水，TPT型在降水持續(xù)時間為70 min時該級降水占比達到100%，而LTP產生的該級降水則在持續(xù)時間為35 min時已達到100%，SWMT和SLT均在40 min以后產生的該級降水占比100%，說明LPT型更易在短時間內形成短時強降水。這主要是由于珠江口附近東南氣流的匯合，常會誘發(fā)中尺度低壓系統(tǒng)的形成，能在較短時間產生中尺度短時強降水。在這四種天氣類型中，只有TPT型產生了10～20 mm·h-1的累積降水，持續(xù)時長大于60 min，且其他三種類型均沒有產生該范圍的降水。這可能與臺風造成的降水分布比較復雜有關，該系統(tǒng)除了具備強對流發(fā)生的動力、熱力等條件外，還與其他天氣系統(tǒng)的配置有關。對于20～30 mm·h-1的累積降水，LPT、SWMT和SLT三種類型的降水比例曲線分布趨勢比較一致，都是在持續(xù)時長達到25 min以后這個范圍的累積降水占比達到100%。區(qū)別在于該范圍持續(xù)降水首次出現的時間不同，LPT、SWMT和SLT產生的該量級降水首次出現的時長分別為15 min、10 min和20 min，這也再次說明SWMT型引發(fā)的降水具有短時降水量大的特點。雖然TPT型產生的20～30 mm·h-1的累積降水最短持續(xù)時間也為15 min，但與LPT的差別在于TPT型產生的該范圍降水在持續(xù)時長25 min時占比為90%，直到45 min時達到100%。

當累積降水達到30～40 mm時，TPT和SWMT型產生的該等級降水最短持續(xù)時間是15 min，SLT型產生的此類降水最短持續(xù)時間為10 min，而LPT型產生的此范圍降水最短持續(xù)時間最長（25 min）。由此可以看出，不同天氣流型引發(fā)的不同強度降水其持續(xù)時間有顯著差異。特別是對于50 mm以上的強降水，各類型產生的此量級降水的最短持續(xù)時間以及達到100%占比對應的降水持續(xù)時間均不同。TPT、LPT、SWMT和SLT型產生的大于等于50 mm降水的最短持續(xù)時間分別為35 min、40 min、25 min和45 min，說明SWMT系統(tǒng)更易在短時間內觸發(fā)大暴雨。與此同時，這四種天氣流型產生的不同強度降水伴隨的閃電活動也存在顯著差異。從圖6中可以看出，閃電活動主要發(fā)生在20 mm·h-1以上的降水中，且不同天氣流型產生的不同強度降水對應的閃電活動也不同。

TPT型產生的短時強降水對應的閃電活動主要集中發(fā)生在降水強度20～30 mm·h-1，且50%以上的閃電活動發(fā)生在該范圍降水，持續(xù)時間達20 min。其次是約35%的閃電對應降水量超過50 mm，且降水持續(xù)時間達到80 min。相比TPT型產生的閃電，LPT、SWMT和SLT這三種類型中80%以上的閃電活動主要發(fā)生在降水強度超過50 mm·h-1，40～50 mm·h-1的降水次之。對于小于40 mm·h-1的降水伴隨的閃電活動，SLT型產生的該量級對應的閃電活動占比最多，且正地閃也多于其他三種天氣流型，SWMT型產生的正地閃最少。

3.3 短時強降水和閃電活動的空間關系

圖7是四種天氣流型產生的分鐘降水強度和閃電數目的空間分布?？梢钥闯觯琓PT型產生的降水和閃電主要位于深圳地區(qū)西部，其中大于4 mm的強降水區(qū)位于其西北部，負地閃主要集中分鐘降水量小于3 mm的降水區(qū)域，強降水區(qū)域周圍有大量的正地閃生成。LPT型產生的降水中心位于深圳中部，閃電活動則主要集中在深圳西部，且對應的分鐘降水以小于3 mm為主。SWMT型產生的降水中心主要有三個，分別位于深圳西北部、西南部和中東部，且三個降水區(qū)域內均伴隨大量閃電活動，特別是中東部的強降水區(qū)域。SLT型產生的閃電幾乎覆蓋整個深圳地區(qū)，其閃電數也是多于其他三種類型。該天氣流型產生的降水活動中心主要有3個，分別位于深圳西部和中部，其中中部地區(qū)的北邊和南邊分別有一個分鐘雨量大于5 mm的強降水中心，雖然周圍產生的閃電小于西部的降水中心，但兩個強降水中心周圍伴隨大量的正地閃。對比這四類天氣流型產生的降水和閃電活動，發(fā)現各個類型產生的閃電和降水的落區(qū)有顯著差異，其相似之處是負地閃主要集中在分鐘雨量小于3 mm的地區(qū)，對于分鐘雨量超過4 mm的強降水中心，正地閃的累積數量要多于負地閃。 上述研究降水和閃電的空間關系，其重要性主要表現在三個方面：一是有助于了解閃電和降水的演變規(guī)律;二是探討閃電和降水的局地空間相關性;三是有利于閃電資料在短時強降水預警預報的應用。

3.4 雷達回波高度與地閃活動之間的關系

圖8是四種天氣系統(tǒng)產生的平均地閃頻次和回波強度超過18 dBZ的回波頂高隨空間的變化。通過對回波頂高進行Kriging插值，并將研究區(qū)域格點化處理成0.05°×0.05°的網格（包含整個深圳）。從圖中可以看出，四種天氣流型產生的平均地閃頻次以及回波頂高的變化有明顯的差異性，也有一定的相似性。其中，相似性體現在TPT和SWMT型產生的回波頂高高度隨經緯度的變化基本一致，TPT、LPT和SWMT型天氣系統(tǒng)在深圳中部地區(qū)對應的回波頂高基本上都超過6 km，SLT型在該地區(qū)中部對應的頂高高度以2～4 km為主，且四種天氣系統(tǒng)產生回波頂高的高度在深圳西南部基本上介于3～6 km。對于深圳東部地區(qū)，TPT和SWMT型對應的回波頂高高度以超過6 km為主，LPT和SLT型對應的回波頂高則以2～4 km為主。

除此之外，這四種天氣系統(tǒng)引發(fā)的地閃活動平均頻次的空間分布差異主要表現在TPT和SWMT型產生的平均地閃頻次主要為小于2次/a，LPT型產生的平均地閃頻次為2～5次/a，SLT型產生的最大平均地閃頻次超過5次/a，且主要位于深圳西部，且此類天氣系統(tǒng)產生的這種高頻次地閃活動對應的雷達回波頂高主要位于5 km以下。結合圖9發(fā)現，四種天氣系統(tǒng)產生的回波頂高的平均高度均在8 km左右，其中SLT型產生的回波高度最小值小于其他三種類型，且SLT型天氣系統(tǒng)在深圳地區(qū)產生的強降水伴隨閃電過程的對流活動，其零度層高度小于5 km的占72%左右。

4 討論和結論

根據高時空分辨率的地面分鐘降水觀測資料和LS8000閃電定位儀地閃探測資料，統(tǒng)計分析臺風型TPT、低壓型LPT、西南季風型SWMT和切變線型SLT引發(fā)的深圳地區(qū)2014—2017年夏季短時強降水和閃電活動的時空分布、雷達回波頂高及零度層高度等特征。主要結論如下：

1）這四種天氣流型引發(fā)的深圳地區(qū)短時強降水伴隨閃電的對流活動均主要集中發(fā)生在凌晨至08時和12—14時。其中，TPT、LPT和SWMT引發(fā)的短時強降水和強閃電活動主要發(fā)生在06時之前，夜間活動幅值大于白天，而SLT型產生的強降水和強閃電則主要發(fā)生在午后，且白天降水和閃電活動幅值明顯大于夜間。

2）TPT型產生的64%的閃電活動主要發(fā)生在平均每分鐘降水為0.5 mm時，且該類型產生的閃電主要以負地閃為主，占總閃數的78%。LPT型產生閃電活動主要集中在平均每分鐘降水1.0 mm時，且當平均每分鐘降水率為2.0 mm時對應的閃電活動以正地閃為主。SWMT型產生的平均每分鐘降水率為0.5～4.5 mm，其中1.0～2.0 mm的降水對應的閃電活動最多。SLT型產生的閃電活動最多，但降水持續(xù)時長明顯小于SWMT和LPT型。

3）TPT型產生的短時強降水對應的閃電活動主要集中發(fā)生在降水強度20～30 mm·h-1，且50%以上的閃電活動發(fā)生在該范圍降水持續(xù)時間達20 min。LPT、SWMT和SLT這三種類型中80%以上的閃電活動主要發(fā)生在降水強度超過50 mm·h-1，40～50 mm·h-1的降水次之。對于小于40 mm的降水伴隨的閃電活動，SLT型產生的地閃數最多，且正地閃也多于其他三種天氣流型，SWMT型產生的正地閃最少。

4）四種天氣流型產生的平均地閃頻次以及回波頂高的變化有明顯的差異性，TPT、LPT和SWMT型天氣系統(tǒng)在深圳中部地區(qū)產生對流活動對應的雷達回波頂高基本上都超過6 km，而SLT型引發(fā)的對流活動其雷達回波頂高以2～4 km為主，且SLT型天氣系統(tǒng)在深圳地區(qū)產生的此類強降水伴隨閃電過程的對流活動，其零度層高度小于5 km的占72%左右。

本文利用深圳地區(qū)高密度分鐘地面降水觀測資料對近4 a的不同天氣流型引發(fā)的夏季短時強降水和閃電的時空特征進行了分類統(tǒng)計分析，從一定程度上得到了較為細致的深圳地區(qū)夏季短時強降水伴隨閃電活動的日變化、降水頻次和持續(xù)性等特征，但對不同天氣流型引發(fā)的降水和閃電的差異原因、不同天氣流型產生的不同強度降水伴隨的閃電活動其時間序列的演變規(guī)律、以及造成不同強度短時強降水伴隨閃電活動的高發(fā)區(qū)日變化特征等問題還有待于進一步分析。因此，下一步結合雷達等多源觀測資料針對上述為解決的問題開展深入研究。

參考文獻（References）

陳傳雷，管兆勇，王賽頔，等，2017.遼寧長歷時強降水的環(huán)境特征分析[J].大氣科學學報，40（3）：321-332. Chen C L，Guan Z Y，Wang S D，et al.，2017.Characteristics of environmental circulations of long duration heavy precipitation in Liaoning Province[J].Trans Atmos Sci，40（3）：321-332.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161122002.（in Chinese）.

陳炯，鄭永光，張小玲，等，2013.中國暖季短時強降水分布和日變化特征及其與中尺度對流系統(tǒng)日變化關系分析[J].氣象學報，71（3）：367-382.Chen J，Zheng Y G，Zhang X L，et al.，2013.Analysis of the climatological distribution and diurnal variations of the short-duration heavy rain and its relation with diurnal variations of the MCSs over China during the warm season[J].Acta Meteorol Sin，71（3）：367-382.doi：10.11676/qxxb2013.035.（in Chinese）.

陳元昭，俞小鼎，陳訓來，2016.珠江三角洲地區(qū)重大短時強降水的基本流型與環(huán)境參量特征[J].氣象，42（2）：144-155. Chen Y Z，Yu X D，Chen X L，2016.Characteristics of short-time severe rainfall events based on weather flow and key environmental parameters in Pearl River Delta[J].Meteor Mon，42（2）：144-155.doi：10.7519/j.issn.1000-0526.2016.02.002.（in Chinese）.

Gungle B，Krider E P，2006.Cloud-to-ground lightning and surface rainfall in warm-season Florida thunderstorms [J].J Geophys Res，111.doi：10.1029/2005JD006802.

Makowski J A，MacGorman D R，Biggerstaff M I，et al.，2013.Total lightning characteristics relative to radar and satellite observations of Oklahoma mesoscale convective systems[J].Mon Wea Rev，141：1593-1611.

Rivas S L，Pablo F D，Diez E G，2001.Relationship between convective precipitation and cloud-to-ground lightning in the Iberian Peninsula [J].Mon Wea Rev，129（12）：2998-3003.

盛杰，張小雯，孫軍，等，2012.三種不同天氣系統(tǒng)強降水過程中分鐘雨量的對比分析[J].氣象，38（10）：1161-1169. Sheng J，Zhang X W，Sun J，et al.，2012.The comparative analysis of minute-class rainfall on three different heavy rain processes[J].Meteor Mon，38（10）：1161-1169.（in Chinese）.

沈偉，袁慧玲，陳曦，等，2017.江蘇暖季短時強降水的時空不均勻特征分析[J].大氣科學學報，40（4）：453-462. Shen W，Yuan H L，Chen X，et al.，2017.Temporal and spatial heterogeneity of warm-season short-time heavy rain-fall in Jiangsu Province[J].Trans Atmos Sci，40（4）：453-462.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160824002.（in Chinese）.

孫繼松，2017.短時強降水和暴雨的區(qū)別與聯(lián)系[J].暴雨災害，36（6）：498-506. Sun J S，2017.Differences and relationship between flash heavy rain and heavy rainfall[J].Torrential Rain and Disasters，36（6）：498-506.doi：10.3969/j.issn.1004-9045.2017.06.002.（in Chinese）.

Takahashi T，Tsutomu，Tetsuya K，2015.Different precipitation mechanisms produce heavy rain with and without lightning in Japan[J].J Meteor Society of Japan，93（2）：245-263.

王國榮，王令，2013.北京地區(qū)夏季短時強降水時空分布特征[J].暴雨災害，32（3）：276-279. Wang G R，Wang L，2013.Temporal and spatial distribution of short-time heavy rain of Beijing in summer[J].Torrential Rain and Disasters，32（3）：276-279.（in Chinese）.

王婧羽，李哲，汪小康，等，2019.河南省雨季短時強降水時空分布特征[J].暴雨災害，38（2）：152-160. Wang J Y，Li Z，Wang X K，et al.，2019.Temporal and spatial distribution characteristics of flash heavy rain in Henan during rainy season[J].Torrential Rain Disasters，38（2）：152-160.doi：10.3969/j.issn.1004-9045.2019.02.007.（in Chinese）.

Williams E R，Weber M E，Orville R E，1989.The relationship between lightning type and convective state of thunderclouds [J].J Geophys Res，94：13213-13220.

Wu F，Cui X P，Zhang D L，et al.，2017.The relationship of lightning activity and short-duration rainfall events during warm seasons over the Beijing metropolitan region[J].Atmos Res，195：31-43.

伍志方，曾沁，吳乃庚，等，2011.廣州”5.7”高空槽后和”5.14”槽前大暴雨過程對比分析[J].氣象，37（7）：838-846. Wu Z F，Zeng Q，Wu N G，et al.，2011.Contrast analysis of two torrential rain processes under the 7 May post trough and the 14 May prior trough in 2010 in Guangzhou[J].Meteor Mon，37（7）：838-846.（in Chinese）.

Yang P，Ren G，Hou W，et al.，2013.Spatial and diurnal characteristics of summer rainfall over Beijing municipality based on a high-density AWS dataset[J].Int J Climatol，33：2769-2780.

俞小鼎，周小剛，王秀明，2012.雷暴與強對流臨近天氣預報技術進展[J].氣象學報，70（3）：311-337. Yu X D，Zhou X G，Wang X M，2012.The advances in the nowcasting techniques on thunderstorms and severe convection[J].Acta Meteorol Sin，70（3）：311-337.（in Chinese）.

袁鐵，郄秀書，2004.衛(wèi)星觀測到的我國閃電活動的時空分布特征[J].高原氣象，23（4）：488-494. Yuan T，Qie X S，2004.Spatial and temporal distributions of lightning activities in China from satellite observation[J].Plateau Meteor，23（4）：488-494.doi：10.3321/j.issn：1000-0534.2004.04.011.（in Chinese）.

袁鐵，郄秀書，2010a.基于TRMM衛(wèi)星對一次華南颮線的閃電活動及其與降水結構的關系研究[J].大氣科學，34（1）：58-70. Yuan T，Qie X S，2010a.TRMM-based study of lightning activity and its relationship with precipitation structure of a squall line in South China[J].Chin J Atmos Sci，34（1）：58-70.（in Chinese）.

袁鐵，郄秀書，2010b.中國東部及鄰近海域暖季降水系統(tǒng)的閃電、雷達反射率和微波特征[J].氣象學報，68（5）：652-665. Yuan T，Qie X S，2010b.Characteristics of the lightning activity，radar reflectivity and microwave brightness temperature of warm season precipitation systems over the eastern China and adjacent seas as observed by TRMM satellite[J].Acta Meteorol Sin，68（5）：652-665.（in Chinese）.

Yuan W，Sun W，Chen H，et al.，2014.Topographic effects on spatiotemporal variations of short-duration rainfall events in warm season of central North China[J].J Geophys Res Atmos，119：11223-11234.

張誠忠，萬齊林，楊兆禮，等，2011.華南暖區(qū)強對流降水系統(tǒng)的結構和閃電特征分析[J].高原氣象，30（4）：1034-1045. Zhang C Z，Wan Q L，Yang Z L，et al.，2011.Characteristic analysis of structure and lightning for convective system produced heavy precipitation in warm sector of South China[J].Plateau Meteor，30（4）：1034-1045.（in Chinese）.

張舒婷，牛生杰，林文，等，2014.夏季雷州半島強降水雨滴譜個例分析及降水與閃電相關性統(tǒng)計分析[J].大氣科學學報，37（4）：476-483. Zhang S T，Niu S J，Lin W，et al.，2014.The raindrop size distribution of a thunderstorm event and the relationship between precipitation and lightning over Leizhou Peninsula in summer[J].Trans Atmos Sci，37（4）：476-483.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20131126001.（in Chinese）.

鄭棟，但建茹，張義軍，等，2012.我國地閃活動和降水關系的區(qū)域差異[J].熱帶氣象學報，28（4）：569-576. Zheng D，Dan J R，Zhang Y J，et al.，2012.Regional differences of relationship between cloud-to-ground lightning and precipitation in China[J].J Trop Meteor，28（4）：569-576.doi：10.3969/j.issn.1004-4965.2012.04.017.（in Chinese）.

鄭媛媛，姚晨，郝瑩，等，2011.不同類型大尺度環(huán)流背景下強對流天氣的短時臨近預報預警研究[J].氣象，37（7）：795-801. Zheng Y Y，Yao C，Hao Y，et al.，2011.The short-time forecasting and early-warning reasearch on severe convective weather under different types of large-scale circulation background[J].Meteor Mon，37（7）：795-801.（in Chinese）.

Temporal and spatial distribution of short-term heavy rain of Shenzhen in summer based on weather flow

SUN Jing1，CAI Ran2，CHAI Jian3，ZHOU Yue4

1Hubei Key Laboratory for Heavy Rain Monitoring and Warning Research，Institute of Heavy Rain，CMA，Wuhan 430205，China;

2China Shenzhen Meteorological Service Center，Shenzhen 518000，China;

3Hubei Lightning Protection Center，Wuhan 430074，China;

4Wuhan Regional Climate Center，Wuhan 430074，China

In this paper，the minute rainfall data with high time resolution is used，and combined with the data of the LS8000 lightning locator，to analyze the processes of lightning and precipitation in Shenzhen caused by the weather patterns of typhoon，low pressure，southwest monsoon and shear line types，from 2014 to 2017.Based on the statistics features of duration，precipitation frequency and peak value，the temporal and spatial distribution characteristics of precipitation and lightning，and the radar echo height caused by weather flow patterns are discussed.The study results show that the short-term heavy precipitation accompanied by lightning activity caused by the four types of weather flow patterns mainly occurs from early morning to 08：00 BST，and in the afternoon.The lightning activity corresponding to the short-term heavy precipitation produced by the typhoon type mainly occurs at the precipitation intensity from 20 to 30 mm·h-1，and the main type of lightning is negative cloud to ground lightning flashes.More than 80% of the lightning activities in the low pressure，southwest monsoon and shear line types mainly occur when the precipitation intensity is greater than 50 mm·h-1.For convective activities with precipitation of less than 40 mm·h-1，the shear line type is the main weather system that produces precipitation with lightning activity of this magnitude，and the average frequency of cloud to ground lightning is more frequent than the other types.In particular，the radar echo height of convective activity is mainly 2—4 km，due to the weather system，and about 72% of convective processes have a 0℃ level height of less than 5 km.

heavy rainfall;lightning;temporal and spatial distribution;weather flow

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20190828001

（責任編輯：劉菲）