2019年贵州地区闪电活动特征探析,大气科学论文

2019年贵州地区闪电活动特征探析,大气科学论文摘要：利用贵州省VLF/LF三维闪电监测定位系统所获得的闪电监测资料，统计分析了贵州地区闪电活动特征。结果表示清楚：负闪频数高于正闪、云地闪频数高于云闪，春秋季正闪比例高、夏季正闪比例低、冬季几乎无闪电活动；闪电活动一天中变化总体呈反正态分布形态，峰值时段在午后16:00-次日04:00，峰谷时段在清晨07:00-14:00；闪电活动总体分布特征为南多北少、西多东少；闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，低值区位于遵义西北部和东北部，铜仁西部和黔东南东部等地。本文关键词语：雷电活动;闪电密度;特征分析;Abstract：ThecharacteristicsoflightningactivityinGuizhouareanalyzedusingthedataofthree-dimensionallightningmonitoringandpositioningsystemVLF/LF.Theresultsshowthatthefrequencyofnegativelightningishigherthanthatofpositivelightningandcloudtogroundlightningishigherthanthatofcloudtogroundlightning.Theproportionofpositivelightningishighinspringandautumn,lowinsummerandalmostnolightningactivityinwinter.Thechangeoflightningactivityinadayisgenerallyintheformofarcuatedistribution.Thepeaktimeperiodisfrom16:00intheafternoonto04:00thenextmorning,andthevalleytimeperiodis07:00-14:00.TheoveralldistributionoflightningactivityismoreintheSouththaninthenorthandmoreintheWestThereislesslightningintheEast;thelightningismainlyconcentratedinthenorthofBijie,mostofLiupanshuiandsouthwestofGuizhou,thelowvalueareaislocatedinthenorthwestandnortheastofZunyi,thewestofTongrenandtheeastofsoutheastofGuizhou.Keyword：lightningactivity;lightningdensity;characteristicanalysis;1、概述雷暴〔Thunderstorm〕作为一种常见的强对流天气系统，是产生于积雨云中并伴有闪电活动、阵性降水经过，且时常出现冰雹、局部大风等灾祸性天气经过[1]。一次雷暴活动包括成百上千个回击经过，一次回击经过具有放电时间短、电流强度大等特点，能够直接造成人员伤亡、建筑物等其他设施设备受损。除此之外，霎时的高电位、瞬变的电磁辐射可导致微电子设备损坏，同时极易造成易燃易爆场所由于电火花引发火灾及爆炸事故[2]。近年来，随着快速发展的社会经济和不断提高的民众生活水平，雷电灾祸对整个社会造成的影响愈发严重[3]。贵州地处云贵高原东侧，地势由西至东呈现三级梯状大斜坡，华而不实西部海拔2400m以上经中部1200-1400m，后至东部500-800m[4]。特殊的地理位置和地形环境，造成境内冷暖空气频繁交汇，局地气流变化明显，极易出现雷暴天气经过，引发雷电灾祸事故[5]。本文采用2022年贵州省三维闪电监测资料，分析雷电活动时空分布的特点、规律，期望为贵州省的雷电灾祸防御工作提供参考。2、资料来源闪电监测数据来源于贵州省VLF/LF三维闪电监测定位系统，该系统由16个VLF/LF三维闪电探测站组成闪电监测站网、雷电数据处理中心站及对应数据处理、图形显示、闪电数据库组成。采用空间TOA定位算法根据接收到的多站点探测数据，进行相关性分析并计算出闪击位置，完成三维位置解算，返回正云地〔+CG〕、负云地〔-CG〕、正云闪〔+IC〕、负云闪〔-IC〕发生的时间、经纬度、雷电流强度、云闪高度等参数。3、闪电活动特征分析2022年贵州省共发生闪电1370408次，华而不实云闪〔云间或云内放电〕371660次，占27.1%，最大高度15.4km，最小高度0.3km，平均高度6.2km，标准差4.1km；负闪1064337次，占77.7%。正闪最大强度244.1kA，出如今黔南州龙里县，最小强度0.7kA，出如今毕节市威宁县，各市州强度均值介于22.4-36.8kA，平均强度28.5kA，标准差34.6kA；负闪最大强度248.7kA，出如今毕节市赫章县，最小强度1.0kA，出如今六盘水市六枝县，各市州强度均值介于22.6-26.3kA，平均强度24.3kA，标准差17.9kA〔见表1〕。3.1、时间分布3.1.1、月变化从贵州省2022年闪电逐月分布看，闪电的季节性分布特征明显，闪电主要出如今夏季，由图1能够看出一年中全闪电活动变化趋势〔包括：地闪、云闪、正闪、负闪〕呈现一致性分布，呈准双峰形态。据不完全数据推算，贵州省总正/负闪电的电流强度值在一年内的变化趋势比拟固定。对于总的负闪电流强度而言，月频变化主要分布在3-10月，集中分布在4-7月。11月-次年2月是平滑区；3-4月是第一个总负闪增值区域；4-5月是一个总负闪递减区域；5-6月是第二个总负闪增值区域；6-8月是第二个总负闪递减区域。负闪总电流强度一年中出现两个峰值分别是4月和6月。表1贵州省2022年各市州闪电活动分布6月份是闪电高发期，闪电次数占全年闪电总数的31.18%,3-5月以及7-8月闪电活动较为活泼踊跃，5个月合计闪电次数占闪电总数的65.48%,10月仅有少量闪电活动，而1月以及11-12月无闪电活动。6月闪电活动最为频繁，闪电次数为438749次，8月次之，为273333次，7月、4月、5月依次排列。对全年闪电次数而言，闪电次数出现两个峰值分别是4月和6月。图1全闪活动月频分布3.1.2、日分布利用闪电定位资料分析得到贵州地区2022年闪电频数时间变化分布，从图2能够看出：闪电时间分布，高发时段为16:00-次日04:00，闪电低发时段为07:00-14:00，主峰在21:00-23:00，次峰在01:00-03:00。这主要还是由于贵州特殊的地理环境导致的，全省95%的土地都是山脉。由于白天天气热，大量水蒸气上升到大气中，白天，太阳辐射晒热地表，地表再加热空气。此时，近地面的空气受热，携带着水汽开场不停的上升〔水汽要到达高空受冷后才有可能成云致雨〕。可是，山脉却阻挡着太阳辐射，山谷的空气没法被加热起来。空气上面热，下面冷，无法做上升运动。但到了晚上，被晒了一天的石头迅速散热，这一散比水体更快，所以山坡上的温度比河谷更低。冷空气沿着山坡下滑到谷底，同时把谷底附近的暖湿空气挤压抬升，水汽在上升的经过中逐步冷却，凝结成云。再者大量云层遭到高能射线或带电粒子的作用逐步积累了大量电荷，当带有正负电荷云层靠近时，或带电云层与距离地面较近的潮湿空气都会发生宏大能量地放电，为雷暴天气的产生提供了必要条件。图2全闪活动时段分布3.2、空间分布2022年贵州地区闪电活动的总体分布特征为南多北少、西多东少，西南地区闪电密度明显大于东北地区〔见图3〕。闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，华而不实六枝及六枝周边部分区域、望谟、罗甸等闪电密度大于8.0次；而低值区位于遵义西北部的赤水和东北部的道真、务川，铜仁西部的沿河、德江和黔东南东部的黎平等地，华而不实大部分地区闪电密度小于2.0次。图3贵州省闪电密度分布4、结论(1)2022年共发生1370408次闪电，华而不实负闪的闪电次数远远大于正闪的闪电次数。负闪1064337次占77.7%。春秋季正闪比例高，夏季正闪比例低，正闪比例与闪电次数成反向变化。(2〕闪电的季节性分布特征明显，闪电主要出如今夏季的6、7、8月份，占全年闪电总数的70.23%，冬季几乎无闪电活动。(3〕闪电活动一天中变化总体呈反正态分布形态，峰值时段在午后16:00-次日04:00，峰谷时段在清晨07:00-14:00。(4〕闪电活动总体分布特征为南多北少、西多东少；闪电主要集中在毕节北部、六盘水大部分区域和黔西南地区，低值区位于遵义西北部和东北部，铜仁西部和黔东南东部等地。以下为参考文献[1]陈渭民.雷电学原理[M].第二版.北京：气象出版社，2006.[2]苏邦礼，崔秉球，吴望平.雷电与避雷工程[M].广州：中山大学出版社，1999.[3]郑国光.新时期我们国家防雷减灾工作的形势和任务之研究[J].江西气象科技，2001,24(2):1-3[4]吴安坤，丁旻，张淑霞，等.基于信息扩散论的贵州省雷暴活动强度分析[J].防灾科技学院学报，2021,17(03):24-29.[5]吴安坤，张逸，杨红新.贵阳不同强度闪电的时间分布特征[J].科技风，2021(02):20-21.[6]王羽飞，朱峰，