大气不稳定度参数与闪电活动的相关性

大气不稳定度参数与闪电活动的相关性1. 700-400 hPa 平均相对湿度可以看出，无闪电活动和有闪电活动的 700400 h Pa 中层湿度值的范围均较大。无闪电活动的平均湿度为 47.97 % , 80%的无闪电活动分布在湿度为20%-85%之间，湿度位于 90%以下的约占 95%;对应的有闪电活动的平均湿度为57.53 % , 80%分布在湿度为 33%-83%之间，约 95%分布在湿度值为 30%以上。可以看到，700-400 hPa 的平均相对湿度值与闪电活动的相关性比较差。但是，在湿度 Uw 0 稳定.图 3 和表 2 是潜在一对流性稳定度指数的统计分析结果。可以看出，无闪电活动 ILC的平均值为 6.70，其中有 69.93%处于 ILC 0 的稳定状态中，近 90%集中在 I ILC -10 的范围，约 95%集中在 ILC -12 的范围，而整个无闪电活动的大约 80%主要集中在-10-28 之间;有闪电活动的 ILC的平均值为-5.52，大约 76.92%处于 ILC 0 的状态下，不出现闪电活动的几率约为 71.81%。如果我们以士 10 作为补充阈值参考，可知当 ILC 10 时，不出现闪电活动的几率为 84.375%，士 10 的值可作为预报的一种补充判断。3抬升指数抬升指数的定义为在 500 hPa 处，环境温度和一气块从 1000 hPa 绝热上升到 500hPa 处的温度的差值，它体现了 500 hPa 处大气不稳定的强弱。对应公式为LI=Tp500一 Te500，式中 Tp500表示 500 hPa 处气块温度，即状态温度 ; Te500表示 500 hPa 处的环境温度。由定义可以看出，LI 0，不稳定;LI=0，中性;LI 0 的不稳定状态中;而在无闪电活动中，有 64.05%集中在LI0 的不稳定状态时出现闪电活动的几率为 78.02%;而在 LI 3 时，发生闪电的几率达到 78.31%。表 3 抬升指数分析结果Table 3 Analysis results of lifted indexes关于抬升指数的一些参数 无闪电活动 有闪电活动最大值/K 8.83 8.91最小值/K -14.81 -7 .3平均值/K -1 .52 1 .96L10 所占的比例/% 35.95 78.02LI0 出现对应现象的可能性/% 27.92 72.08LI3 出现对应现象的可能性/% 21.69 78.314对流有效位能对流有效位能的定义为CAPE= ,dzTgZELFCvep其中，T v表示虚温;下标 e,p 分别表示环境与气块有关的物理量;Z LFC为自由对流高度，是 Tvp - Tve由负值转正值的高度;Z EL为平衡高度，是 Tvp - Tve由正值转为负值的高度;其余为常用符号。从几何意义上来说，对流有效位能 CAPE 正比于热力学图解(T- lnp 图)上的层结曲线和状态曲线相交的正面积，它体现了不稳定能量的大小，既涉及了不稳定的强弱，也涉及了对流发展的深厚程度。在对流有效位能的分析中，考虑了观测资料齐全有计算结果的 103 个无闪电活动和 125 个有闪电活动。因为不存在负值的情况，为了便于分析，我们将状态曲线和层结曲线没有交点的数据统一以-1000.00 来表示。图 5 和表 4 是对流有效位能统计分析结果。通过对流有效位能的 CAPE 分析，可以发现，当使用 CAPE=400 为一个判别点时，在无闪电活动中，有 73.79%位于 CAPE400 的情况下。对应的，可以得出在 CAPE 400 时，出现闪电活动的几率为 74.04;在 CAPE 325 时，发生闪电的可能性为 64.20%;在 Qe335 发生闪电的几率为 76.60 % .5. 闪电活动分级考虑时与各因子的关系分析地闪数的多少可以间接反映出对流活动的强弱，我们把闪电活动按照观测到的地闪数目的多少进行分级。表 6 是各参数(中层湿度没有考虑)在分级情况下的分布。由表 6 可以看出，闪电活动主要分布在闪电个数500 的级别，占了约 78%;而500 - 1000 ,1000 级别的闪电活动都比较少，分别为 14.69 %,7.34%。在闪电活动的分级中，所考虑的不同闪电级别在各参数状态下的百分比，随着闪电活动的增强基本上相应增大，即闪电活动越强，其自身处在参数不稳定状态下的几率就越大。说明闪电活动强弱和所参考因子的不稳定性有一定的相关，较强的闪电活动更容易由参数的不稳定状态来预报。同时注意到在 500 - 1000 的闪电级别中，闪电在一些参数状态下的分布较另外两个级别小，而 Qe 的平均值也是最小的，这种情况主要出现在参数处于更加不稳定状态的判别中。说明500 的闪电级别在参数更不稳定状态下的分布比例比 500 - 1000 级别较强的闪电活动还大，这是一个比较明显的特征。6. 多参数综合预报性分析从以上的分析中可以看出，潜在一对流性稳定度指数( ILC)、抬升指数(LI)、对流有效位能(CAPE)和 700hPa 相当位温(Qe)对闪电活动的预警都有比较明显的作用，那么把这些参数综合考虑的预报性如何呢?我们将这 4 个因子综合起来考察，所选取的不稳定状态的判据分别为 ILC 0 , CAPE 400 和 Qe325，考察当处于不稳定参数的个数不同时的闪电活动几率。表 7 是分析结果，数据是根据 CAPE 的情况，选取资料齐全的 125 个有闪电活动过程和 103 个无闪电活动过程来分析。可以看出，有闪电活动主要分布在处于不稳定的参数个数较多时，大约有一半的闪电活动出现在 4 个参数都处于不稳定的状态;而超过 70%的闪电活动出现在 3 个以上的参数处于不稳定时，只有较少的闪电活动分布在处于不稳定的参数个数2 时。同时，无闪电活动主要分布在处于不稳定的参数个数较少时，且不同情况下分布的差别比有闪电活动时要小，但是 70%以上的无闪电活动主要分布在只有两个或更少的参数满足不稳定的状态下。这种分布说明了通过判别多种参数分布状态来预报闪电活动是有一定的可行性的。通过对处于同样参数状态的有闪电活动与无闪电活动的比较，可以看到，预报性在两端较强，处于不稳定的参数