2017—2019年貴州省閃電活動(dòng)特征分析

李 迪，陸 揚(yáng)，吳安坤

(1.貴州省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，貴陽(yáng) 550002；2.貴州省大氣探測(cè)技術(shù)與保障中心，貴陽(yáng) 550002)

0 引言

閃電對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有較大的危害，如造成人畜雷擊死亡、毀壞建筑物、誘發(fā)森林火災(zāi)、毀壞電力設(shè)備，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅和損失。貴州省位于云貴高原東側(cè)，地形以山區(qū)為主，特殊的地理環(huán)境與地勢(shì)地貌，為冷暖空氣交匯活動(dòng)提供了條件，天氣情況復(fù)雜，強(qiáng)雷暴單體和雷暴群現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，因此極易發(fā)生雷電天氣。

隨著探測(cè)閃電的方法不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)閃電分布特征做了研究，黃潮[1]等基于2004—2013年惠州閃電定位資料統(tǒng)計(jì)分析了閃電特征，結(jié)果表明：惠州年平均閃電次數(shù)在30萬(wàn)次左右，以負(fù)閃為主，占總閃90.4%，正閃平均雷電流為24.8 kA，負(fù)閃平均雷電流為27.2 kA，總平均雷電電流為26.9 kA。錢勇[2]等利用ADTD閃電探測(cè)資料分析了新疆地區(qū)2013—2016年閃電活動(dòng)特征，發(fā)現(xiàn)新疆地區(qū)閃電主要分布在新疆西北地區(qū)。郭潤(rùn)霞[3]等利用北京地區(qū)VLF/LF三維閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)2015年1月至2016年12月的數(shù)據(jù)資料，分析了北京地區(qū)總閃、云閃和地閃的時(shí)空分布和電流強(qiáng)度特征，發(fā)現(xiàn)北京地區(qū)雷電流強(qiáng)度主要集中在5～50 kA。

閃電活動(dòng)特征存在地域差異性，貴州省三維閃電定位儀的建設(shè)，解決了只能探測(cè)地閃、不能探測(cè)云閃的問(wèn)題，因此文章利用貴州三維閃電定位資料，從時(shí)間分布、空間分布、強(qiáng)度變化3方面對(duì)貴州的閃電特征進(jìn)行分析。

1 資料來(lái)源

文章所用的閃電資料來(lái)源于貴州省三維閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)。新型三維閃電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)接收閃電回?fù)糨椛涞腣LF/LF脈沖信號(hào)，采用TOA定位方法，實(shí)現(xiàn)閃電VLF/LF輻射源的時(shí)間、位置、高度、強(qiáng)度及極性等主要參數(shù)的三維定位。系統(tǒng)既能探測(cè)云地閃又能探測(cè)云閃，其探測(cè)誤差在水平面上為500 m以內(nèi)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)云閃的高度定位，垂直方向的探測(cè)誤差在1000 m以內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)閃電的三維定位。目前貴州已在貴陽(yáng)、畢節(jié)和凱里等地安裝了16臺(tái)三維閃電定位儀。

2 時(shí)間分布

2.1 年變化

2017—2019年貴州省共發(fā)生閃電約341萬(wàn)余次，如表1所示，負(fù)閃發(fā)生次數(shù)占比高達(dá)77.3%，正閃占比22.7%，負(fù)閃約為正閃的3.4倍，正負(fù)閃活動(dòng)發(fā)生次數(shù)的巨大差異主要原因是貴州省雷暴云多數(shù)表現(xiàn)為上部是主正電荷區(qū)，下部是主負(fù)電荷區(qū)，因此負(fù)閃發(fā)生幾率更大[4-6]。新型三維閃電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)既能探測(cè)云地閃又能探測(cè)云閃，如表1所示，近3 a云地閃發(fā)生次數(shù)超過(guò)226萬(wàn)次，占比高達(dá)66.4%。

表1 2017—2019年貴州省閃電發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)

2017—2019年貴州省年發(fā)生閃電次數(shù)波動(dòng)不大，呈上升趨勢(shì)，年平均閃電發(fā)生次數(shù)為113萬(wàn)余次，每年正閃發(fā)生次數(shù)差異不大，主要是負(fù)閃發(fā)生次數(shù)每年成遞增趨勢(shì)。

2.2 月變化

貴州四季均有雷電產(chǎn)生，季節(jié)性變化明顯，但多出現(xiàn)在夏季，主要原因是夏季炎熱、地面溫度高，對(duì)流旺盛，再加上復(fù)雜的地形地貌，容易產(chǎn)生雷電。統(tǒng)計(jì)并分析貴州省2017—2019年正閃、負(fù)閃和總閃次數(shù)逐月變化趨勢(shì)及平均閃電強(qiáng)度變化趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)，3—10月發(fā)生的閃電次數(shù)占總閃電次數(shù)的99%，其中3—10月月均發(fā)生閃電次數(shù)達(dá)42萬(wàn)余次，5—8月月均發(fā)生閃電次數(shù)高達(dá)67萬(wàn)余次，6月最多，發(fā)生了75萬(wàn)余次。

2.3 日變化

從貴州省2017—2019年總閃次數(shù)逐時(shí)日平均變化趨勢(shì)可以看出每個(gè)時(shí)刻均有閃電活動(dòng)發(fā)生，閃電活動(dòng)出現(xiàn)最多的時(shí)間段是00：00—04：00和15：00—24：00，主要原因是午后太陽(yáng)輻射能量積累，對(duì)流活動(dòng)加強(qiáng)，閃電活動(dòng)開(kāi)始劇增；閃電活動(dòng)出現(xiàn)最少的時(shí)間是09：00和10：00。

3 空間分布

從2017—2019年貴州省閃電密度空間分布可以看出貴州省閃電分布呈西高東低，高值中心主要分布在安順市、六盤水市及黔西南州等地，平均密度約為8.12次/km2；低值中心主要分布在黔東南中東部、遵義西部和銅仁西北部。貴州地處青藏高原東南側(cè)的低緯高原山區(qū)，地形復(fù)雜且梯度較大，呈西高東低走勢(shì)，利于形成局地強(qiáng)對(duì)流雷暴天氣，這也是造成貴州多雷暴的原因。貴州的水汽主要來(lái)源于西南部的孟加拉灣和南海一帶，而冷空氣主要從西北進(jìn)入，進(jìn)入貴州省后受到高山阻擋，冷暖氣流利于在黔中及西部區(qū)域交匯，容易產(chǎn)生雷暴。

4 強(qiáng)度變化

統(tǒng)計(jì)并分析貴州省2017—2019年不同閃電強(qiáng)度等級(jí)區(qū)間頻次分布，可以發(fā)現(xiàn)2017—2019年大部分閃電活動(dòng)強(qiáng)度導(dǎo)致在0～50 kA，其中0～20 kA強(qiáng)度等級(jí)的閃電活動(dòng)頻次分布最多，占總數(shù)的56.4%；20～50 kA強(qiáng)度等級(jí)發(fā)生的閃電活動(dòng)頻次占總數(shù)的34.8%；50～80 kA強(qiáng)度等級(jí)的閃電活動(dòng)頻次占總數(shù)的5.2%；大于80 kA的閃電活動(dòng)發(fā)生頻次僅占總數(shù)的3.6%。隨著閃電強(qiáng)度等級(jí)的增加，閃電活動(dòng)發(fā)生頻次越來(lái)越低。

貴州省平均正閃強(qiáng)度僅9月接近于平均負(fù)閃強(qiáng)度，其余月份均高于平均負(fù)閃強(qiáng)度。總閃電中，正閃雖然出現(xiàn)頻次少，但強(qiáng)度大，一旦出現(xiàn)，易造成雷擊傷害，1月平均閃電強(qiáng)度偏大，均大于其余月份。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)貴州省2017—2019年閃電數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論：

1)2017—2019年貴州省負(fù)閃發(fā)生次數(shù)占比高達(dá)77.3%，正閃占比22.7%，負(fù)閃約為正閃的3.4倍。近3 a云地閃發(fā)生次數(shù)超過(guò)226萬(wàn)次，占比高達(dá)66.4%。

2)閃電頻次月變化季節(jié)性變化明顯，閃電主要集中在3—10月，3—10月內(nèi)發(fā)生的閃電次數(shù)占總閃電次數(shù)的99%，其中3—10月月均發(fā)生閃電次數(shù)超過(guò)42萬(wàn)余次，5—8月月均發(fā)生閃電次數(shù)更是超過(guò)67萬(wàn)余次，6月最高，發(fā)生了75萬(wàn)余次。

3)閃電頻次日變化出現(xiàn)最多閃電活動(dòng)的時(shí)間段是00：00—04：00和15：00—24：00，出現(xiàn)閃電活動(dòng)最少的時(shí)間是在09：00和10：00；出現(xiàn)閃電活動(dòng)最多的時(shí)間是18：00。

4)閃電空間分布呈西高東低走勢(shì)，其中安順、六盤水、黔西南州等地為閃電密度高值區(qū)。

5)閃電活動(dòng)發(fā)生的頻次大部分強(qiáng)度等級(jí)在0～50 kA，其中0～20 kA強(qiáng)度等級(jí)的閃電活動(dòng)頻次分布最多，占總數(shù)的56.4%。