淺析閃電計數強度指標在人影防雹作業指揮中的應用

摘 要：毋庸置疑，在雷雨冰雹天氣下，會對區域的作物生長和生活穩定產生影響，嚴重時還可造成經濟損失。因而文章立足于相關閃電頻數資料，構建分析活動，闡述檢測閃電時空分布特性、識別特定范圍內雷雨和冰雹云的設備、相關作業指標以及閃電頻數和冰雹天氣的關系，旨在為后續防雹作業指揮提供理論借鑒。

關鍵詞：人影防雹作業;雷雨;冰雹;閃電技術強度指標

一般來說，利用閃電技術儀能夠獲取詳細、直觀的信息，進而掌握天氣的情況、方位、移動和范圍等，因此，在局部強對流天氣預報活動和人工天氣作業活動方面較為多見，頗具指導意義和價值[1]。相關人員可利用閃電定位儀獲取閃電連續資料，并結合雷達信息，跟蹤預警天氣變動。實踐證明，對流活動下普遍會衍生出強烈的雷電現象，主要以正地閃為主，發生頻率高達6次/rain，風暴孤立下，甚至可達更高，總之，在新發展階段，通過云中閃電特征辨別冰雹云，利用閃電定位系統，監測強對流云活動和閃電時空變化，對人影防雹作業指揮活動頗具價值。

一、相關資料信息

選取某區域三年防雹季節的2部SD型閃電頻數外場試驗資料，研究71次對流云閃電特征，從該區域所在位置來看，主要位于準噶爾盆地西南緣，屬大陸性氣候特征，受多重因素影響，具有頻繁強烈的對流天氣活動，是人影防雹作業的重點區域。

二、基于時間角度，冰雹云閃電特征

（一）閃電頻數方面。在雷雨云方面，選取區域內41次雷雨云閃電頻數與時間關系構建研究活動，研究表明，大部分雷雨云閃電時間都不長，頻數也呈現出較低的特點，無論是頻數還是時間曲線的峰值都略低。云體生、消階段特點不突出。結合閃電資料，又可得出詳細結論，即：雷雨云閃電頻數平均峰值為每5分鐘38次，閃電頻數低，在頻數每五分鐘大于45的情況下，平均時間約為14rain。一般來說，單個云體的閃電活動大概在2.1小時之間。在發生弱雷雨云情況下，并不會降水，在云中則會出現零星閃電，頻數每五分鐘在5到30次之間，在發生強雷雨云情況下，會出現雷陣雨和大雨，部分地區還可能夾雜冰粒，持續時間平均大概在一小時以上，頻數一般為每五分鐘30到50次之間。

在孤立單體冰雹云方面，選取23次弱冰雹云構建研究活動，研究表明，在初期階段，閃電活動呈現較弱特點，而在云體發展強盛后，閃電頻數就會明顯變化，呈現躍增趨勢，頻數每五分鐘大概在50到70詞之間，還會有少量小冰雹，但時間段，多見于峰區，同時，在降雹期間，閃電頻數也會呈現出急速減少情況，在降雹現象結束后，閃電活動也會隨之消失。在本次資料中，閃電頻數每五分鐘可達65次。

在強冰雹云方面，選取7次觀測結果，構建研究，結果顯示每五分鐘閃電頻數大概為70次以上，無論是閃電頻數，還是閃電峰值，均呈現躍升和徒降特點。在初始時期，閃電活動弱，發展至強盛時期后，頻數和峰區持續時間皆會增加，通常情況下，降雹多見于峰區中后部[2]。

（二）閃電頻數統計方面。一是累計值比較，與雷雨云相比，冰雹云閃電頻數更高，又以強雹云閃電頻數最高。二是閃電頻數延續時間對比，一般來說，云中對流強度決定平均峰值，在對流強烈的情況下，閃電平均持續時間就會顯著增加，反之亦然，排序為強雹云>弱雹云>雷雨云。

三、冰雹云的識別

（一）閃電識別指標和實踐。基于經驗總結閃電判別指標如下：一是小尖脈沖波形，每五分鐘的閃電頻數在50次以內，每次閃擊脈沖在10次范圍內，即可將其判定為雷雨云;二是中等尖脈沖波形，在振幅超出10.5厘米、持續時間在0.28秒內、閃電頻數在每分鐘100次以上、且持續時間可高達1分鐘、閃擊脈沖在10次以上，即可判定弱冰雹云;三是大尖脈沖波形，在特定情況下，還可能向矩形脈沖波形轉變，在閃電頻數每分鐘多于150次、閃擊脈沖次數數量在15次以上，即可判定為強冰雹云[3]。

（二）閃電極性。一般來說，在冰雹粒子和冰晶碰撞下，碰撞區域會存在溫度梯度，在離子擴散時，受離子之間遷移率差異的影響，在溫度較低的冰晶一側就會出現大量的H離子，進而呈現出正電荷特點，而雹粒則與之相反，帶有負電荷。在重力作用影響下，電荷進一步分離形成不同極性的空間電荷中心，在云內電場增強趨勢下，云內和云地就會強烈放電，進而可知，閃電活動強弱和雹云發展過程關系密切。

（三）閃電識別先兆時間。所謂先兆時間，是指在實現云體判定工作后，明確云體為冰雹到真正開始降雹期間的時間，基于大氣特點，認為先兆時間應在10分鐘以上，但在部分云體中，降雹時間往往出現在閃電頻數峰值前期，故此種形勢下，應用閃電頻數和前沿陡度進行識別，效果不盡人意[4]。

（四）峰前、峰后最大升度和陡度。所謂閃電頻數升度，是指最大增長速率，也就是說，在對流逐漸增強的情況下，在峰前，閃電頻數也會呈現出飛快的增長速度，一般來說，強雹云的最大升度要顯著高于雷雨云，因此，峰前最大升度也是衡量雷雨云和冰雹雨的衡量因素，但落后之處在于該種方式時效太短。另外，從對流強度變化強度來看，雖然變化明顯性較差，但強對流云最大陡度優于弱對流云，也可以作為一個判定雹云的指標。

四、影響雷雨云和冰雹云識別的因素

總結來說，識別活動受空間、人為、地形等因素影響。從空間層面來看，SD型計數儀在40千米內功能顯著，可較好的接收閃電，但從其視區水平寬度來看，往往是感應雷聲或觀測到積雨云后，才會開始觀測活動[5]。因此，適用于閃電次數真實，方向統一的單體積雨云，并不適用于雷聲吻合度、閃電吻合度較差的多體積雨云中[6]。從人為層面來看，實質上來說，閃電計數儀只是作為輔助工具而存在，在進行雷雨云和冰雹云的識別活動時，還應考慮天氣雷達、衛星云圖所展示信息。從地形層面來看，不同區域地形不同，所呈現的氣候地點也會有所不同，展現的雹云強度、閃電頻數也會有所差異，因而，需加以重視。

結束語

基于本次研究，可總結結論：第一，閃電活動頻率與冰雹云各階段發展密切相關。第二，受固態粒子電荷變化影響，雷雨云和若冰雹云閃電頻數呈現出一定的規律性特點，即：峰前突升、峰后陡降，兩者相比，升度高于陡度。第三，局部地區冰雹云閃電強弱與維持時間和天氣強度關系顯著。第四，冰雹粒子和冰晶的碰撞活動，會形成多種極性的空間電荷中心。

總而言之，日前，為維持社會生活穩定，需考慮天氣因素的影響，因而，文章對閃電計數強度指標加以分析，以期為后續人影防雹作業指揮提供參照。

參考文獻

[1] 張華.呼和浩特地區冰雹發生時空特征和地面防雹作業指標分析研究[J].現代農業，2019，000（009）：117-119.

[2] 鄭博華，李斌.一種與作業效率相關的人工防雹物理檢驗方法的探究[J].成都信息工程大學學報，2019，34（02）：97-102.

[3] 劉巖，李旭，劉建朝，等.運用天氣雷達三維探測提高人工防雹作業效率[J].吉林農業，2015，000（019）：114-115.

[4] 斯楠培初，陳安賢.香格里拉市烤煙人影防雹工作探析[J].南方農業，2018， 012（011）：165-166.

[5] 陳林，劉維芳，曾勇.基于局地預警雷達的縣級人影作業指揮模式[J].中低緯山地氣象，2019.

[6] 郭海玲，艾黎明，吳裴裴，等.承德市人影監控系統的設計與實現[J].農業開發與裝備，2018（8）：48-49.

作者簡介;任東（1986-02-），籍貫：甘肅酒泉，學歷：本科，職稱：助理農藝師，研究方向：多普勒雷達在人影防雹中的應用。