ADTD型與VLF/LF型閃電定位數據的對比分析

馬 強

(內蒙古烏蘭察布市氣象局，烏蘭察布 012000)

0 引言

雷電是一種常見的自然現象。中國的雷電災害主要集中在每年的4—9月，其中6—8月為高發期[1，2]。早期值班員普遍通過衛星云圖和雷達回波監視得到降水云團的移動方向和移速，但由于云圖和雷達的數據有一定的滯后性，觀測到的云系位置并不準確。而以閃電定位數據作為主要的判斷依據，根據 “+”(正閃) 和“-”(負閃)形式顯示出的閃電所在位置和出現頻率，可以準確地反映雷暴的情況[3，4]。近年來，隨著閃電定位系統的建立和運用，閃電資料在雷電災害鑒定和閃電活動特征分析等工作中的應用越來越廣泛，而準確的閃電資料是為業務工作提供科學指導的基礎，也是制定防雷減災規劃的有效依據[5]。目前國內使用的ADTD型閃電監測定位系統是中國科學院空間中心于1997年研制的，經過24 a的不斷完善，地閃雷電檢測技術和站網布局均非常成熟，但由于設備研發較早，觀測能力和觀測手段已不能滿足日益增長的氣象防災減災需求[6]。近幾年各廠家陸續研發出新一代閃電定位儀，如：VLF/LF型、SAFIR型、LD-Ⅱ型等，其中VLF/LF型閃電定位儀不僅具有高靈敏度、高精度定位功能，還具有云閃定位功能。文章選取內蒙古烏蘭察布市2019年汛期(6—8月)的ADTD型(以下簡稱A型)與VLF/LF型(以下簡稱V型)閃電定位數據進行對比分析，以期為內蒙古烏蘭察布市的雷電災害風險區劃和雷電災害風險評估提供數據支撐，為各級政府部門提供防雷減災決策的科學依據。

1 資料來源

文章所使用的A型閃電定位資料來源于內蒙古氣象局的閃電定位系統[7]，該系統自2009年投入運行，烏蘭察布市內共布設2臺閃電定位儀，分別位于集寧區和四子王旗國家基本氣象站，周邊盟市共布設6臺閃電定位儀。V型閃電定位資料來源于烏蘭察布氣象局2019年自建的3臺閃電定位儀，分別位于涼城縣、察哈爾右翼后旗國家一般氣象站和四子王旗國家基本氣象站，并與相鄰省市布設的5臺閃電定位儀組網后得到數據。

2 地閃空間分布特征

2.1 地閃活動的時間變化特征

對2種類型地閃數據進行逐月統計后可知，閃電的發生次數在6—8月呈逐漸增長的趨勢，V型逐月數據量分別為A型數據量的1.5倍、1.92倍和2.04倍，而2種類型設備在烏蘭察布市及周邊省市部署的數量相近，表明V型設備的觀測能力強于A型設備。

對2種類型地閃數據進行逐時統計后可知，烏蘭察布地區的地閃活動具有明顯的日變化特征，地閃頻次的高值區為12：00—20：00(北京時，下同)，地閃頻次極大值出現于14：00—15：00，此外03：00—08：00地閃頻次較高，其余時刻地閃頻次較低。

2.2 地閃密度的空間分布特征

對2種類型地閃數據按行政區劃進行空間分布統計，由于各旗縣的行政轄區面積不同，統計結果使用每百平方千米地閃頻次代替各旗縣總地閃頻次。統計得出，全市雷電呈南多北少分布。由于站網布局不同，相對于A型站，V型站在化德縣及周邊部署較密集，觀測數據偏多，在卓資縣和四子王旗及周邊部署較稀疏，觀測數據偏少。

此次閃電定位數據的時間跨度為3個月，因此將2種類型數據按探測區域的經緯度以0.05°×0.05°的網格繪制地閃密度分布圖。因V型數據多于A型數據，網格數據定義為網格地閃頻次占全市總地閃頻次的百分比。從全市地閃密度分布可以得出，2種類型閃電數據的空間分布基本相同，地閃發生較多的地區為涼城縣、豐鎮市、興和縣、商都縣和四子王旗中部。通過與全市水域位置對比分析發現，涼城縣的岱海(112.7°E，40.6°N)、豐鎮市的聚寶莊水庫(113°E，40.5°N)、興和縣的友誼水庫(114°E，40.8°N)、商都縣的察罕淖爾(113.8°E，41.5°N)和察哈爾右翼后旗的石門口水庫(113.3°E，41.4°N)均為地閃活動的高發區，0.05°網格的地閃頻次均在0.35%以上，表明地閃多發地區與地表水體的存在有一定的相關性。

2.3 閃電強度的分布特征

對全市2種類型閃電數據按閃電電流強度進行統計，結果如圖1所示。其中，圖1(a)與圖1(b)的統計圖形極為相似，說明烏蘭察布地區汛期的地閃活動以負閃為主，負閃發生概率為88.43%與87.5%，電流值分布為-150～150 kA，電流值主要集中在-5～-50 kA，平均電流值為-17.77 kA和-15.57 kA。V型設備對-15～15 kA的地閃探測比例明顯多于A型設備，表明V型設備的低電流地閃觀測能力較強。圖1(c)的云閃統計結果與地閃統計圖形有所不同，云閃活動的負閃概率為40%，電流值分布區間為-150～150 kA，電流值主要集中在-25～35 kA，平均電流值為4.44 kA。

2.4 云閃高度的空間分布特征

對V型云閃數據按云層高度統計后的結果如圖2所示。烏蘭察布地區云閃發生的高度在0～30 km，80%的云閃位于10 km以下云層。云閃活動主要集中于1～7 km，占總云閃60%，峰值為2～3 km，表明當地云閃活動經常在中云(2～6 km)發生，其次為低云(0～2 km)與高云(大于6 km)。

圖1 兩型閃電電流強度統計(a)A型地閃；(b)V型地閃；(c)V型云閃

圖2 V型云閃發生的云層高度統計

3 結束語

文章從閃電的時間變化及空間分布等方面對ADTD型與VLF/LF型閃電定位儀進行了對比分析，并得出相應結論，分析結果可為預報預警和防雷減災工作提供技術支撐和決策依據。