2019年贵州地区闪电活动特征探析,大气科学论文.docx

2019年贵州地区闪电活动特征探析,大气科学论文摘 要： 利用贵州省VLF/LF三维闪电监测定位系统所获得的闪电监测资料，统计分析了贵州地区闪电活动特征。结果表示清楚：负闪频数高于正闪、云地闪频数高于云闪，春秋季正闪比例高、夏季正闪比例低、冬季几乎无闪电活动；闪电活动一天中变化总体呈反正态分布形态，峰值时段在午后16:00-次日04:00，峰谷时段在清晨07:00-14:00；闪电活动总体分布特征为南多北少、西多东少；闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，低值区位于遵义西北部和东北部，铜仁西部和黔东南东部等地。 本文关键词语： 雷电活动; 闪电密度; 特征分析; Abstract： The characteristics of lightning activity in Guizhou are analyzed using the data of three-dimensional lightning monitoring and positioning system VLF/LF. The results show that the frequency of negative lightning is higher than that of positive lightning and cloud to ground lightning is higher than that of cloud to ground lightning. The proportion of positive lightning is high in spring and autumn, low in summer and almost no lightning activity in winter. The change of lightning activity in a day is generally in the form of arcuate distribution. The peak time period is from 16:00 in the afternoon to 04:00 the next morning, and the valley time period is 07:00-14:00. The overall distribution of lightning activity is more in the South than in the north and more in the West There is less lightning in the East; the lightning is mainly concentrated in the north of Bijie, most of Liupanshui and southwest of Guizhou,the low value area is located in the northwest and northeast of Zunyi, the west of Tongren and the east of southeast of Guizhou. Keyword： lightning activity; lightning density; characteristic analysis; 1、 概述 雷暴Thunderstorm作为一种常见的强对流天气系统，是产生于积雨云中并伴有闪电活动、阵性降水经过，且时常出现冰雹、局部大风等灾祸性天气经过1。一次雷暴活动包括成百上千个回击经过，一次回击经过具有放电时间短、电流强度大等特点，能够直接造成人员伤亡、建筑物等其他设施设备受损。除此之外，霎时的高电位、瞬变的电磁辐射可导致微电子设备损坏，同时极易造成易燃易爆场所由于电火花引发火灾及爆炸事故2。近年来，随着快速发展的社会经济和不断提高的民众生活水平，雷电灾祸对整个社会造成的影响愈发严重3。 贵州地处云贵高原东侧，地势由西至东呈现三级梯状大斜坡，华而不实西部海拔2400m以上经中部1200-1400m，后至东部500-800m4。特殊的地理位置和地形环境，造成境内冷暖空气频繁交汇，局地气流变化明显，极易出现雷暴天气经过，引发雷电灾祸事故5。本文采用2022年贵州省三维闪电监测资料，分析雷电活动时空分布的特点、规律，期望为贵州省的雷电灾祸防御工作提供参考。 2、 资料来源 闪电监测数据来源于贵州省VLF/LF三维闪电监测定位系统，该系统由16个VLF/LF三维闪电探测站组成闪电监测站网、雷电数据处理中心站及对应数据处理、图形显示、闪电数据库组成。采用空间TOA定位算法根据接收到的多站点探测数据，进行相关性分析并计算出闪击位置，完成三维位置解算，返回正云地+CG、负云地-CG、正云闪+IC、负云闪-IC发生的时间、经纬度、雷电流强度、云闪高度等参数。 3 、闪电活动特征分析 2022年贵州省共发生闪电1370408次，华而不实云闪云间或云内放电371660次，占27.1%，最大高度15.4km，最小高度0.3km，平均高度6.2km，标准差4.1km；负闪1064337次，占77.7%。正闪最大强度244.1kA，出如今黔南州龙里县，最小强度0.7kA，出如今毕节市威宁县，各市州强度均值介于22.4-36.8kA，平均强度28.5kA，标准差34.6kA；负闪最大强度248.7kA，出如今毕节市赫章县，最小强度1.0kA，出如今六盘水市六枝县，各市州强度均值介于22.6-26.3kA，平均强度24.3kA，标准差17.9kA见表1。 3.1、 时间分布 3.1.1 、月变化 从贵州省2022年闪电逐月分布看，闪电的季节性分布特征明显，闪电主要出如今夏季，由图1能够看出一年中全闪电活动变化趋势包括：地闪、云闪、正闪、负闪呈现一致性分布，呈准双峰形态。据不完全数据推算，贵州省总正/负闪电的电流强度值在一年内的变化趋势比拟固定。对于总的负闪电流强度而言，月频变化主要分布在3-10月，集中分布在4-7月。11月-次年2月是平滑区；3-4月是第一个总负闪增值区域；4-5月是一个总负闪递减区域；5-6月是第二个总负闪增值区域；6-8月是第二个总负闪递减区域。负闪总电流强度一年中出现两个峰值分别是4月和6月。 表1 贵州省2022年各市州闪电活动分布 6月份是闪电高发期，闪电次数占全年闪电总数的31.18%,3-5月以及7-8月闪电活动较为活泼踊跃，5个月合计闪电次数占闪电总数的65.48%,10月仅有少量闪电活动，而1月以及11-12月无闪电活动。6月闪电活动最为频繁，闪电次数为438749次，8月次之，为273333次，7月、4月、5月依次排列。对全年闪电次数而言，闪电次数出现两个峰值分别是4月和6月。 图1 全闪活动月频分布 3.1.2 、日分布 利用闪电定位资料分析得到贵州地区2022年闪电频数时间变化分布，从图2能够看出：闪电时间分布，高发时段为16:00-次日04:00，闪电低发时段为07:00-14:00，主峰在21:00-23:00，次峰在01:00-03:00。这主要还是由于贵州特殊的地理环境导致的，全省95%的土地都是山脉。由于白天天气热，大量水蒸气上升到大气中，白天，太阳辐射晒热地表，地表再加热空气。此时，近地面的空气受热，携带着水汽开场不停的上升水汽要到达高空受冷后才有可能成云致雨。可是，山脉却阻挡着太阳辐射，山谷的空气没法被加热起来。空气上面热，下面冷，无法做上升运动。但到了晚上，被晒了一天的石头迅速散热，这一散比水体更快，所以山坡上的温度比河谷更低。冷空气沿着山坡下滑到谷底，同时把谷底附近的暖湿空气挤压抬升，水汽在上升的经过中逐步冷却，凝结成云。再者大量云层遭到高能射线或带电粒子的作用逐步积累了大量电荷，当带有正负电荷云层靠近时，或带电云层与距离地面较近的潮湿空气都会发生宏大能量地放电，为雷暴天气的产生提供了必要条件。 图2 全闪活动时段分布 3.2、 空间分布 2022年贵州地区闪电活动的总体分布特征为南多北少、西多东少，西南地区闪电密度明显大于东北地区见图3。闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，华而不实六枝及六枝周边部分区域、望谟、罗甸等闪电密度大于8.0次；而低值区位于遵义西北部的赤水和东北部的道真、务川，铜仁西部的沿河、德江和黔东南东部的黎平等地，华而不实大部分地区闪电密度小于2.0次。 图3 贵州省闪电密度分布 4 、结论 (1)2022年共发生1370408次闪电，华而不实负闪的闪电次数远远大于正闪的闪电次数。负闪1064337次占77.7%。春秋季正闪比例高，夏季正闪比例低，正闪比例与闪电次数成反向变化。 (2闪电的季节性分布特征明显，闪电主要出如今夏季的6、7、8月份，占全年闪电总数的70.23%，冬季几乎无闪电活动。 (3闪电活动一天中变化总体呈反正态分布形态，峰值时段在午后16:00-次日04:00，峰谷时段在清晨07:00-14:00。 (4闪电活动总体分布特征为南多北少、西多东少；闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，低值区位于遵义西北部和东北部，铜仁西部和黔东南东部等地。 以下为参考文献 1 陈渭民.雷电学原理M.第二版.北京：气象出版社，2006. 2 苏邦礼，崔秉球，吴望平.雷电与避雷工程M.广州：中山大学出版社，1999. 3郑国光.新时期我们国家防雷减灾工作的形势和任务之研究J.江西气象科技，2001,24(2):1-3 4吴安坤，丁旻，张淑霞，等.基于信息扩散论的贵州省雷暴活动强度分析J.防灾科技学院学报，2021,17(03):24-29. 5吴安坤，张逸，杨红新.贵阳不同强度闪电的时间分布特征J.科技风，2021(02):20-21. 6王羽飞，朱峰，刘士彬，等.基于闪电定位系统的吉林省闪电活动及特征参数分析J.吉林气象，2018(01):18-20 7冯桂力，陈文选，刘诗军，等.山东地区闪电的特征分析J.应用气象学报，2002,13(3):347-354 8杨碧轩，高菊霞，王洁，等.2020年陕西省雷电活动特征分析J.陕西气象，2020(5):41-42. 9李家启.基于闪电定位系统的雷电活动规律分析及其应用研究M.气象出版社，2020.