閃電定位分析煙臺地區(qū)雷電活動時空分布特征

周鳳蕓　陳星宇

摘要利用山東省13個閃電定位儀組成的閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)獲得的2007～2012年的云地閃資料，從雷暴日的時空分布、云地閃頻次、強度、陡度以及閃電密度的時空分布特征進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，煙臺雷暴的時空分布差異明顯，南部和北部沿海地區(qū)及中部丘陵地帶相對較多，海島長島地區(qū)最少；雷電活動月變化呈單峰特性，主要集中在6～8月；2007～2012年間負地閃占地閃總數(shù)的98.72%；煙臺地區(qū)閃電日分布主要活躍在13：00～23：00，67.81%以上的閃電均發(fā)生在這些時段，16：00、19：00、20：00、21：00為閃電高發(fā)時段，雷電活動最為強烈。

關(guān)鍵詞地閃頻數(shù)；閃電定位儀；雷擊大地密度；時空分布；煙臺地區(qū)

中圖分類號S429文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）04-01103-02

作者簡介周鳳蕓（1973-），女，山東高唐人，工程師，從事防雷工作。

近年來，雷電活動及雷擊災害的研究報道較多，如郄秀書等分析指出全球閃電活動與氣候變化關(guān)系密切[1]，閃電頻數(shù)可以作為全球氣候變化的敏感指示器[2-3]。不同地區(qū)的閃電活動有很大差異，分析閃電活動有助于了解當?shù)貙α餍蕴鞖獾陌l(fā)生和演變[4-6]。張敏鋒等通過分析東北和北京地區(qū)的閃電活動，指出雷電活動與當?shù)氐奶鞖獗尘昂偷乩硖卣麝P(guān)系密切[5]；王學良等研究了年雷暴日數(shù)與雷擊大地年平均密度關(guān)系，統(tǒng)計分析了臺站周圍不同半徑距離范圍內(nèi)年平均云地閃電次數(shù)與年平均雷暴日數(shù)[6]；成勤等對我國中部五省的雷電分布特征的異同進行了詳細探討[7]。筆者在前人的研究結(jié)果的基礎上，利用閃電定位系統(tǒng)資料，從雷暴日時空分布、地閃頻次與強度的空間分布等方面分析了煙臺地區(qū)雷電活動規(guī)律，以期了解煙臺地區(qū)雷暴的活動規(guī)律。

1資料與方法

山東省閃電定位系統(tǒng)是LD-II型閃電定位系統(tǒng)，主要由13個閃電定位儀（分別布設在章丘、龍口、榮成、即墨、日照、東明、東平、沾化、夏津、魚臺、蒙陰、郯城和昌邑），可測量雷電波到達時間、方向、電磁場強度、極性和上升陡度等參數(shù)。該系統(tǒng)時鐘同步精度可達0.1 μs，山東省內(nèi)大部分地區(qū)閃電探測效率理論值為95%，定位精度可達300 m（圖1）。閃電定位儀配合全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星云圖等能綜合地監(jiān)測雷電的發(fā)展。在此利用13個閃電定位儀組成的閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)獲得的2007～2012年云地閃資料，采用統(tǒng)計分析方法，對雷暴日的時空分布、地閃頻次、強度、陡度及閃電密度的時空分布進行了分析。

圖1山東省閃電定位系統(tǒng)探測效率2結(jié)果與分析

2.1閃電密度與強度空間分布根據(jù)雷擊大地年平均密度的定義，將所計算區(qū)域進行柵格化處理，精度0.05°。利用Ng=D/S（即地閃次數(shù)D除以地區(qū)面積S）計算每個柵格點內(nèi)的年平均密度和強度，得到2007～2012年煙臺雷擊大地密度和雷電流幅值分布。由圖2可見，煙臺地區(qū)閃電密度分布呈明顯的地域性差異，萊州市境內(nèi)虎頭崖附近閃電密度最大，達7.01次/（km2·a），其次是萊陽和棲霞境內(nèi)，約4.00次/（km2·a），最小值為0.40次/（km2·a），位于煙臺的東北海面上；雷擊密度總體上從西南到東北方向減小。閃電強度較強的地方出現(xiàn)在煙臺地區(qū)的周邊區(qū)域，也就是海陸交界的地方，而不是落雷密度大的地方。

2.2閃電密度與強度概率分布以119.555 2°～121.924 9° E、36.579 2°～37.833 2° N區(qū)域代表煙臺地區(qū)，計算2007～2012年正負地閃的強度分布及比例，結(jié)果（圖3）發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)雷電流絕大部分為負極性；6年間共計閃電次數(shù)414 289次，正地閃5 307次，負地閃408 982次；正地閃強度主要分布在5～45 kA，該區(qū)間內(nèi)正地閃次數(shù)占總正地閃的98.34%；負地閃強度集中在-35～-5 kA，占總負地閃的99.68%。由圖3c可知，煙臺地區(qū)平均雷電流強度為12.82 kA，最大雷電流強度為136.38 kA，最小雷電流強度為0.54 kA；>3 kA、>6 kA、>12 kA、>20 kA、>40 kA的累積概率分別為99.32%、87.05%、56.65%、15.75%、0.66%。

2.3地閃頻數(shù)月分布從煙臺地區(qū)地閃月分布頻次（圖4a）可知，7和8月份為雷暴的高發(fā)期，煙臺每年的雷電活動呈現(xiàn)單峰特性，主要活動期為6～8月，90%以上的地閃均發(fā)生在這3個月，秋冬季活動較少，其他月份地閃較少發(fā)生，這與人工觀測是相一致的；但人工記錄中7月份的雷暴日數(shù)較8月份高，而閃電探測到的8月份的雷擊次數(shù)卻高于7月份，可見雷暴日數(shù)與雷擊次數(shù)并不是完全正相關(guān)，因為傳統(tǒng)的人工觀測只要聽到一次雷聲就記為一個雷暴日，而不管雷擊次數(shù)的多少，從這個意義上說，閃電定位資料更接近實際情況?？梢婋m然7月份雷暴日數(shù)較8月份多，但每個雷暴日平均的雷擊頻次卻小于8月份。圖22007～2012年煙臺地區(qū)雷電密度（a）和雷電流幅值（b）等值線圖32007～2012年煙臺地區(qū)正地閃（a）、負地閃（b）次數(shù)分布以及雷電流強度累積概率分布（c）2.4 地閃頻數(shù)日分布由圖4b可見，煙臺地區(qū)閃電日分布主要活躍在13：00～23：00，67.81%以上的閃電均發(fā)生在這些時段，16：00、19：00、20：00、21：00為閃電高發(fā)時段，雷電活動最為強烈。

3結(jié)論

（1）由于特殊的地形影響，煙臺雷暴的時空分布差異明顯，南部沿海地區(qū)海陽最多，中部丘陵地帶相對較少；雷電活動月變化呈單峰特性，主要集中在6～8月，其中7月最強。

（2）煙臺地區(qū)閃電密度分布與地形有關(guān)，西部平原多于東部丘陵，閃電強度的最大值位于萊州虎頭崖。

（3）2007～2012年間負地閃占地閃總數(shù)的98.72%。正地閃強度集中在5～45 kA，占總正地閃的98.34%；負地閃強度集中在-35～-5 kA，占總負地閃的99.68%。

（4）煙臺地區(qū)閃電日分布主要活躍在13：00～23：00，67.81%以上的閃電均發(fā)生在這些時段，16：00、19：00、20：00、21：00為閃電高發(fā)時段，雷電活動最為強烈。

參考文獻

[1] 郄秀書. 全球閃電活動與氣候變化[J].干旱氣象，2003，21（3）：69-73.

[2] WILLIAMS E R.The Schumann resonance：A globe tropical there mo meter[J].Science，1992，256（5060）：1184-1187.

[3] REEVE N，TOUMI R. Lightning activity as an indicator of climate change[J]. Quart J Roy Meteoro Soc，1999，125（555）： 893-903.

[4] 于懷征，趙玉潔，張文琴，等. 山東省雷電活動的時空變化特征[J].山東氣象，2009，12（4）：31-34.

[5] 張敏鋒，劉欣生，葛正謨，等.我國北方地區(qū)雷電活動的時空特征[J].高原氣象，2000，8（3）：277-284.

[6] 王學良，張科杰，黃小彥，等.湖北省雷暴日數(shù)與云地閃電密度關(guān)系研究[J].氣象，2012，6（6）：728-732.