南京地區(qū)閃電活動(dòng)時(shí)間特征分析

曲驊倩 盛艷姣 馮冬蕾 朱津輝 趙雷 王俊超 米雷

摘要? ? 利用江蘇省ADTD閃電定位系統(tǒng)2008年1月至2010年12月期間的閃電觀測數(shù)據(jù)，對閃電的基本特性、日變化、月變化以及季變化等方面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，南京地區(qū)閃電月變化也略不均勻，但整體呈單峰型，主峰值在7月;正地閃比例與閃電活動(dòng)分布具有負(fù)相關(guān)特征;閃電日變化明顯，呈雙峰型分布。

關(guān)鍵詞? ? 雷電災(zāi)害;相關(guān)性;時(shí)間特征;江蘇南京

中圖分類號? ? P427.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）22-0129-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

閃電產(chǎn)生于強(qiáng)對流天氣中，是伴隨著聲、光、電等多種物理現(xiàn)象的一種氣象現(xiàn)象。閃電除了在時(shí)間分布上具有瞬時(shí)性和季節(jié)性的特點(diǎn)外，在空間分布上又有廣泛性、分散性等特點(diǎn)[1]，同時(shí)還具有電磁輻射強(qiáng)、電流幅值大、瞬時(shí)電壓高等特點(diǎn)。近年來，國內(nèi)外學(xué)者通過閃電監(jiān)測系統(tǒng)所獲得的大量數(shù)據(jù)，頗有參考價(jià)值。Orville等[2]對1995—1997年美國云地閃數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了分析，得到了地閃密度分布特征、正閃比例。Shindo和Yokoyama[3]對日本閃電定位數(shù)據(jù)（1992—1995年）進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)閃電頻數(shù)的變化與季節(jié)變化有關(guān)，不過難以用模式來表達(dá)。本文利用2008—2010年南京地區(qū)閃電定位系統(tǒng)的閃電數(shù)據(jù)，結(jié)合南京地區(qū)的氣候、地形地貌等因素，分析了南京地區(qū)閃電活動(dòng)時(shí)間特征。

1? ? 資料與方法

1.1? ? 區(qū)域概況

南京在東經(jīng)118°22′～119°14′和北緯31°14′～32°36′之間，位于我國東南部的長江下游中部沿岸的蘇、皖兩省交界處，東連長江三角洲，西靠皖贛山區(qū)，南倚寧鎮(zhèn)丘陵，北接江淮平原。長江從南京穿城而過又向東流入鎮(zhèn)江，秦淮河等在城中縈繞并匯入其中。全市面積6 597 km2，其中低山丘陵面積4 255 km2，江河面積752 km2，圩洲面積1 590 km2。

南京屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，兼受西風(fēng)環(huán)流、副熱帶和熱帶天氣系統(tǒng)的控制，氣候復(fù)雜，災(zāi)害性天氣頻次高。因此，分析南京市閃電時(shí)間活動(dòng)規(guī)律，有助于指導(dǎo)南京市開展防雷減災(zāi)等工作。

1.2? ? 資料來源

江蘇地區(qū)閃電定位系統(tǒng)建于2005年，目前由9個(gè)閃電探測站點(diǎn)組成，主站位于南京，基本覆蓋了江蘇省13個(gè)地市的主要行政區(qū)域。使用ADTD閃電探測儀，采用時(shí)差測向混合閃電定位法對閃電進(jìn)行定位，本文使用的閃電資料來自江蘇省ADTD閃電定位系統(tǒng)2008年1月至2010年12月的閃電觀測數(shù)據(jù)。

2? ? 南京地區(qū)閃電活動(dòng)時(shí)間特征

2.1? ? 閃電活動(dòng)月、季變化特征

本文根據(jù)江蘇閃電定位系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對每個(gè)月、季的閃電活動(dòng)次數(shù)進(jìn)行分析（圖1）。由圖1（a）可見，南京地區(qū)閃電頻數(shù)的月變化呈單峰型，閃電活動(dòng)月變化不均勻，季節(jié)性明顯，這可能與各個(gè)時(shí)期太陽輻射及受不同的天氣系統(tǒng)影響有關(guān)。總體來說，從2月開始，閃電緩慢增加，5月有所下降，6月又開始增多，7月猛增至峰值，8月略有回落，9月起閃電活動(dòng)明顯減少，10—11月閃電活動(dòng)極少發(fā)生，12月至次年1月幾乎無雷暴活動(dòng)。

2009年和2010年由于華西低槽前西南暖濕氣流和從華北地區(qū)南下的冷空氣的共同影響，導(dǎo)致雷電活動(dòng)較早，均在2月就出現(xiàn)了年雷暴初日。在春季，南京主要受北方冷氣團(tuán)控制，同時(shí)南方的暖氣團(tuán)開始逐漸加強(qiáng)，雖然勢力還相對較弱，但在兩者共同作用下，給閃電的產(chǎn)生提供了條件，但相對于夏季，春季的閃電活動(dòng)還不夠活躍，因而南京春季的雷暴活動(dòng)僅次于夏季，且春季的閃電頻數(shù)占全年的11%。

由圖1（b）（c）可知，進(jìn)入夏季，處于主汛期的南京，閃電活動(dòng)占全年的84%，閃電頻數(shù)達(dá)到峰值，6月、8月也都是雷暴多發(fā)月。出現(xiàn)7月閃電頻數(shù)特別大的情形主要是受副熱帶高壓脊或其邊緣控制，同時(shí)在高溫度、高濕度的上升氣流作用下，云體發(fā)展高，形成和累積了大量的不穩(wěn)定能量，所以閃電頻次最多，閃電活動(dòng)最為頻繁。

秋季和冬季，地表增溫不明顯，同時(shí)水汽含量低，大氣層結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，極少有強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)，閃電活動(dòng)較少，因而雷暴也較少，僅占全年的2%和3%[4]。

2.2? ? 正地閃比例月變化特征

由南京地區(qū)2008—2010年閃電頻次的月分布（圖2）和閃電逐年的月概率分布（圖3）來看，負(fù)閃頻數(shù)遠(yuǎn)大于正閃頻數(shù)。在春季，正閃比例較大，隨著總閃頻數(shù)的增加，正閃比例逐漸減小，自6月進(jìn)入汛期以后，閃電活動(dòng)基本以負(fù)地閃為主，正地閃發(fā)生頻率較小，7月、8月正閃比例最低，9月以后，由于強(qiáng)對流活動(dòng)減弱，閃電活動(dòng)開始減少，隨著汛期的結(jié)束，正地閃所占比例又開始呈逐漸增加趨勢，秋季正閃比例最高。說明正閃比例在非汛期相對較高，而進(jìn)入汛期以后，正閃發(fā)生概率較小，與閃電活動(dòng)分布具有負(fù)相關(guān)的特征。

2.3? ? 閃電活動(dòng)日變化特征

由圖4可知，雷暴的發(fā)生存在明顯的日變化，正、負(fù)閃頻數(shù)的日變化基本一致，閃電集中出現(xiàn)在12：00—21：00，有多個(gè)極值，在17：00和21：00達(dá)到最大值，在3：00左右達(dá)到最小值，且正閃明顯比負(fù)閃少。從12：00開始，跳躍幅度更為明顯，這是由于太陽輻射變強(qiáng)，使地面溫度升高，導(dǎo)致大氣靜力的不穩(wěn)定度加強(qiáng)，易形成強(qiáng)對流性天氣，閃電活動(dòng)更為頻繁。至17：00強(qiáng)對流天氣發(fā)展成熟，閃電活動(dòng)也達(dá)到峰值，南京閃電的日變化與降水的“雙峰”特征相似[5]。

3? ? 結(jié)論

南京地區(qū)閃電活動(dòng)月變化略不均勻，但整體呈單峰型。閃電活動(dòng)基本集中在2—9月，7月最為活躍，占全年的57.87%，其他月份閃電活動(dòng)極少。從閃電季節(jié)性分布來看，夏季閃電頻數(shù)最多，約占全年總閃電活動(dòng)的84%;春季次之，但遠(yuǎn)小于夏季，約占全年總閃電活動(dòng)的11%;秋、冬季閃電活動(dòng)較少，約占3%和2%。從正地閃比例來看，在非汛期相對較高，進(jìn)入汛期以后，正地閃發(fā)生概率較小，正地閃比例與閃電活動(dòng)分布具有負(fù)相關(guān)特征。閃電日變化明顯，呈雙峰型分布，主要發(fā)生在12：00—21：00，午后閃電活動(dòng)最活躍。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 格央，德慶卓嘎.西藏雷暴日數(shù)變化特征與相關(guān)氣象因子關(guān)系的分析[J].高原氣象，2008，187（10）：51-52.

[2] 0RVILLE R E，HUFFINES G R.Cloud-to-ground lightning in the United States：NLDN results in the first decade，1989-98[J].Monthly Weather Review，2001，129（5）：1179-1193.

[3] SHINDO T，YOKOYAMA S.Lightning occurrence data observed with lightning location systems in Japan：1992-1995[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1998，13（4）：1468-1474.

[4] 劉海，魏建蘇，俞劍蔚，等.近57a江蘇雷暴日時(shí)空分布?xì)夂蛱卣鱗J].氣象科學(xué)，2009，29（6）：8271-832

[5] YU R，ZHOU T，XIONG A，et al.Diurnal variations of summer precipitation over contiguous China[J].Geophys Res Lett，2007，34（1）：223-234.