基于TRMM/LIS分析的黃河中下游地區(qū)閃電特征研究

陳樂奇，劉向科

（山東省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，濟(jì)南 250031）

1 引言

自從1997年12月成功發(fā)射TRMM衛(wèi)星后，其攜帶的閃電成像傳感器（LIS）對閃電的活動進(jìn)行了高頻率探測。Christian等發(fā)現(xiàn)全球閃電活動的空間分布差異；曹衛(wèi)衛(wèi)對亞洲地區(qū)的閃電活動特征進(jìn)行了分析；周筠珺等分析了西南及周邊地區(qū)雷電活動的特征；王義耕等對華南地區(qū)的閃電時空分布特征進(jìn)行了分析；目前相關(guān)學(xué)者利用TRMM/LIS對黃河中下游地區(qū)的閃電活動特征的分析還處于空白階段。本文將利用1998-2014年的LIS閃電數(shù)據(jù)對黃河中下游地區(qū)進(jìn)行分析對照，為該地區(qū)的雷電監(jiān)測預(yù)報、雷電發(fā)生規(guī)律以及防雷減災(zāi)等都有重大的意義。

2 資料來源

2.1 簡介

本篇文章的資料來源是美國全球水文資料中心（GHRC），取自熱帶降雨測量衛(wèi)星（TRMM）中攜帶的閃電成像探測器（LIS），該衛(wèi)星地面分辨率可達(dá)5km，地面覆蓋區(qū)域是600km×600km。2001年TRMM衛(wèi)星升軌后，LIS的掃描寬度擴(kuò)大至667km，白天和夜間的的探測效率分別為73%±11%和93%±4%。LIS資料包括閃電位置（經(jīng)緯度）、輻射能、持續(xù)時間、事件、組和次數(shù)，但不能區(qū)分云、地閃。

2.2 預(yù)處理方法

在對LIS閃電資料預(yù)處理中，首先根據(jù)探測效率訂正日、夜的閃電次數(shù)，進(jìn)行分區(qū)域的時間分布統(tǒng)計；依據(jù)衛(wèi)星升軌后的高度、每天繞地球次數(shù)、視場寬度和對任一點的探測時間，計算出每年總注視時間和總閃電密度，本文進(jìn)行了大數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計分析，利用LIS衛(wèi)星17年的觀測資料，描述黃河中下游地區(qū)閃電的時間、空間特征。

3 閃電的時間特征分布

3.1 閃電的年變化分布

對LIS數(shù)據(jù)原始資料處理后，統(tǒng)計了1998--2014年各年全天出現(xiàn)的閃電次數(shù)，通過數(shù)據(jù)修正，得到閃電數(shù)的年變化數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)中可以看出，年平均閃電數(shù)為4038.67次，每年的閃電變化有較大差異，平均次數(shù)最多的是2004年的6538次，次數(shù)最少的是2554次，發(fā)生在2014年。年閃平均超過3700次的年份是2004年、2006年和2010年。發(fā)生閃電次數(shù)較多的年份與厄爾尼諾現(xiàn)象基本重合。黃河中下游地區(qū)在2004年、2006年的夏季，連續(xù)高溫時間較長，當(dāng)時的氣候條件有利于強對流云系的發(fā)展和形成，間接導(dǎo)致年總閃電次數(shù)的增加。由于該地區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)和城市的快速發(fā)展，也使得誘發(fā)閃電的因素增加。

3.2 閃電的月變化分布

通過對16年各月的閃電次數(shù)修正處理后，反映出黃河中下游地區(qū)夏季閃電次數(shù)最高、春季次之，冬天的閃電次數(shù)最少。閃電形態(tài)呈現(xiàn)單峰特征。從9月份閃電次數(shù)開始減少，到12月份出現(xiàn)閃電活動最小值，4月份開始閃電活動明顯增多，7-8月份達(dá)到峰值，月均閃電次數(shù)達(dá)到1400次以上。閃電的月變化分布呈現(xiàn)明顯的閃電活動高發(fā)時期和低發(fā)時期。從黃河中下游地區(qū)的汛期開始，強對流云系、熱帶氣旋、季風(fēng)云團(tuán)、多鋒面系統(tǒng)過境導(dǎo)致大量閃電活動。

3.3 閃電的日變化分布

通過分析黃河中下游地區(qū)5月～8月的的日閃電分布，得出不同月份的日閃電分布時間有較大區(qū)別，5月份高發(fā)時段為13：00-18：00及0：00-4：00，閃電活動低發(fā)區(qū)是上午，8月份高發(fā)時段為12：00-22：00，低發(fā)時段是凌晨和上午。

LIS的閃電日變化分布與太陽輻射強度的日變化有極大相關(guān)性，午后氣流運動加劇，處于輻射集聚的高峰時段，易發(fā)生閃電。夜間太陽輻射強度減弱，靠近地面的空氣冷卻，達(dá)不到氣流抬升的氣象條件，不易產(chǎn)生雷暴。

4 閃電的空間特征分布

（1）海區(qū)的閃電密度明顯低于陸地的閃電密度。海區(qū)平均閃電密度為3.45fl·km-2·a-1，陸地平均閃電密度為8.47fl·km-2·a-1。

（2）陸地上閃電高發(fā)區(qū)位于黃河中游河口鎮(zhèn)至洛陽一帶，閃電密度為12.64fl·km-2·a-1，最高的地方超過25fl·km-2·a-1。閃電低發(fā)區(qū)主要發(fā)生在濟(jì)南以東以北，石家莊以東以南地區(qū)，以及山東、河北的沿海一帶。

5 結(jié)束語

第一，從閃電的年際特征分布來看，從2004年至今呈現(xiàn)出波動中逐年下降的趨勢，年閃電次數(shù)差異性較大。第二，從閃電的月際特征分布來看，夏季最集中，冬季最少。第三，從閃電的日特征分布來看，閃電高發(fā)期出現(xiàn)在13：00-22：00，低值區(qū)在上午5：00-12：00。第四，從閃電的空間特征分布來看，受到海陸分布、大氣環(huán)流、下墊面等多種情況影響，黃河中下游地區(qū)的陸地閃電密度高于海區(qū)，黃河中游閃電密度高于下游，山區(qū)的閃電密度高于平原。本文衛(wèi)星閃電原始資料及格點資料來自美國全球水文資源中心（GHRC），由NASAOTD/LIS科學(xué)組提供，在此表示感謝。