閩中南地區(qū)2004～2010年汛期閃電特征初探

童華君　林雄軍　韓賡

摘 要：本文選取強(qiáng)對(duì)流過程為2004～2010年日閃電次數(shù)超過百次以上的閃電過程，利用閃電定位資料分析閩中南部閃電特征：在觀測臺(tái)站15km范圍內(nèi)，雷暴日數(shù)與云地閃年均密度相關(guān)系數(shù)最大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，年均雷暴日數(shù)和云地閃年均密度的關(guān)系式為：NG=0.021Td1.9，通過T0.01檢驗(yàn)。3～5月閃電的分布特點(diǎn)：具有明顯正閃活動(dòng)且明顯向東平流特征的雷暴過程極有可能存在冰雹過程。閩中南地區(qū)的閃電以北向、東北向、東向、東南向和南向?yàn)橹?，其中以東向最多，而500Hpa和700Hpa不一定是閃電的引導(dǎo)層，要剔除多種天氣形勢和影響系統(tǒng)，才可以使用500Hpa和700Hpa作為閃電的短時(shí)預(yù)報(bào)引導(dǎo)層的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：閩中南部；閃電特征；雷暴；引導(dǎo)氣流；初探

0 引言

隨著閩南地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自然災(zāi)害造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失絕對(duì)值呈逐年遞增的趨勢，其中由于閃電造成的雷擊死亡人數(shù)每年都不可避免，因此利用已建設(shè)的閃電定位儀研究地區(qū)閃電時(shí)空分布的特點(diǎn)，為科學(xué)、系統(tǒng)防范作指導(dǎo)，減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失，就顯得十分重要和緊迫。根據(jù)2004～2010年的閃電定位資料，分析閩中南部地閃與雷暴、冰雹的關(guān)系，并根據(jù)2004～2010年探空資料、地面資料初步分析閃電移動(dòng)路徑特點(diǎn)，及與各類天氣系統(tǒng)的關(guān)系和可能的引導(dǎo)氣流層。

1 資料來源與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

1.1 資料來源

由于閃電定位資料是從04年才開始布設(shè)，本文采用資料年限為2004～2010年，雷暴日數(shù)為閩中南部各氣象臺(tái)站地面觀測資料，由福建省信息中心提供；閃電定位資料為泉州市氣象臺(tái)歷年備份積存；探空資料、云圖資料和地面資料由國家氣象局培訓(xùn)中心處下載。氣候評(píng)價(jià)為福建省氣候中心每年對(duì)外發(fā)布的氣候公報(bào)及泉州市氣候公報(bào)。

1.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

選取閩中南部18個(gè)氣象臺(tái)站。統(tǒng)計(jì)各站雷暴日數(shù)和年均雷暴日數(shù)，以上述各縣的經(jīng)緯度為圓心，分別統(tǒng)計(jì)以5、8、10、12、15、18、20、24、28、30、33、36、38、40km為半徑范圍的年云地閃次數(shù)和年均云地閃次數(shù)，各半徑范圍的年均云地閃密度（次.km-2.a-1），由年均云地閃次數(shù)與其面積之比求出。

站點(diǎn)均為福建省中部偏南地區(qū)。選取的強(qiáng)對(duì)流過程為2004～2010年日閃電次數(shù)超過百次以上的閃電過程。使用的軟件：福建省Ewips、micaps3.1.1，excel；使用的編程語言：Bulid C++。

2 特征分析

2.1 人工觀測雷暴最遠(yuǎn)距離

閃電和雷暴是不同的天氣現(xiàn)象，但是兩者又有必然聯(lián)系，因此如果需要研究研究云地閃密度與雷暴日數(shù)的關(guān)系，就必須探討觀測人員所能聽見觀測站點(diǎn)周圍多少距離之內(nèi)的雷聲，這樣才能夠分析閃電與雷暴的關(guān)系。根據(jù)公式：

采用各氣象臺(tái)站觀測的年平均雷暴日數(shù)與其對(duì)應(yīng)的不同半徑范圍內(nèi)年平均云地閃次數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，在5～40km范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)在0.5461～0.7196之間，這說明在一定范圍內(nèi)雷暴日數(shù)和單位面積的云地閃次數(shù)密切相關(guān)。圖2可以看出5km相關(guān)系數(shù)最小，峰值出現(xiàn)在10～18km，最大值為15km時(shí)。

2.2 雷暴日數(shù)與地閃密度關(guān)系

通過上述研究表明，在觀測站的周圍15km范圍內(nèi)的年平均云地閃次數(shù)與年平均雷暴日數(shù)的相關(guān)性最好。因此在研究雷暴日數(shù)與云地閃密度關(guān)系時(shí)，采用觀測站點(diǎn)15km范圍內(nèi)的年平均云地閃次數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，擬合曲線圖2所示，表達(dá)式為：NG=0.021Td1.9

2.3 閃電與冰雹的關(guān)系

2004～2010年共出現(xiàn)了23次較為明顯的冰雹天氣，其中發(fā)生在3～5月以外的只有4次，其余19次均發(fā)生在3～5月間，冰雹發(fā)生時(shí)出現(xiàn)十分明顯的閃電過程，且正閃比例很高，可達(dá)總閃數(shù)一半左右，而文獻(xiàn)[1]指出在除了冬季以外的季節(jié)閃電活動(dòng)負(fù)閃占絕大多數(shù)。這些正閃的移動(dòng)均為東北、東移或東南移，具有十分明顯的平移特征且毫無例外。而在其他情況下的對(duì)流活動(dòng)均是傳播和平流的混合。因此，在3～5月閃電的分布特點(diǎn)：具有明顯正閃活動(dòng)且明顯向東平流特征的雷暴過程極有可能存在冰雹過程[2]。

2.4 閃電移動(dòng)路徑分析

2.4.1 閩中南部閃電移動(dòng)方向分析

閃電作為雷暴產(chǎn)生的一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，也具有雷暴的移動(dòng)特征，即平流和傳播的結(jié)合[3]，其移動(dòng)路徑見表2。由表2可以發(fā)現(xiàn)，原地不動(dòng)約占1/6，而閃電向東的最多，達(dá)到67次，而向西南、西和西北的次數(shù)相對(duì)較少，三者之和約為1/6。分析出現(xiàn)這些方向的閃電活動(dòng)的影響系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)其多數(shù)與臺(tái)風(fēng)相對(duì)閩南的位置和臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑有關(guān)。因此，閩中南地區(qū)的閃電扣除原地不動(dòng)，以北向、東北向、東向、東南向和南向?yàn)橹?，其中以東向最多。

泉州地區(qū)閃電的源地分為市外和市內(nèi)，市外以江西經(jīng)龍巖或三明移入泉州，而市內(nèi)源地多在戴云山麓，仙游和永春交界處，以及安溪、南安和同安的交界處。

2.4.2 閃電活動(dòng)的引導(dǎo)氣流層

雷暴和閃電的臨近監(jiān)測由于雷達(dá)、閃電定位儀的大量布設(shè)已經(jīng)不存在問題。但是6～12小時(shí)的短時(shí)預(yù)報(bào)的難度依然很大。而天氣學(xué)原理上指出，雷暴的引導(dǎo)氣流層多在500Hpa或者700Hpa。筆者通過分析2004～2010年298次過程，剔除沒有資料的2次過程，在副高控制下300Hpa以下各層均無大風(fēng)（風(fēng)力小于6m/s）45次過程、和臺(tái)風(fēng)相對(duì)閩南所處位置和臺(tái)風(fēng)路徑有關(guān)的14次過程外，發(fā)現(xiàn)閃電的引導(dǎo)氣流層除了500Hpa，700Hpa外其他層次也有可能是引導(dǎo)層。而作為引導(dǎo)層500Hpa有96次，700Hpa有46次，兩者合計(jì)約占總數(shù)的一半。而其余層次雖然沒有這兩個(gè)層次多，但合計(jì)總數(shù)也接近一半。因此不能籠統(tǒng)的認(rèn)為分析了500Hpa和700Hpa就可以確定閃電的移動(dòng)路徑和方向。

因此要正確的預(yù)報(bào)閃電的移動(dòng)路徑，特別是6～12h短時(shí)預(yù)報(bào)閃電活動(dòng)。首先要剔除臺(tái)風(fēng)的影響，臺(tái)風(fēng)的出現(xiàn)往往會(huì)有西北路徑和偏西路徑這類不常見的閃電活動(dòng)出現(xiàn)；其次要剔除副高控制下，特別是在副高內(nèi)部，500Hpa高度場達(dá)到590位勢十米上下的各層風(fēng)場都很弱的情況下原地不動(dòng)的閃電。第三，在副高邊緣500Hpa和700Hpa 很少作為引導(dǎo)氣流層，本文中的副高邊緣不特指584到588位勢10m的區(qū)間，指的是在588位勢十米特征線邊緣即為副高邊緣。第四：當(dāng)出現(xiàn)超低空急流時(shí)，850Hpa和925Hpa作為引導(dǎo)層的可能性很大，但不排除由于傳播的影響，出現(xiàn)與引導(dǎo)氣流反向的閃電移動(dòng)，2004年5月1日的過程就是一個(gè)例子，即各層均為偏北氣流，而閃電卻向南傳播。

3 結(jié)論

（1）在觀測臺(tái)站10～18km范圍內(nèi)，特別是15km，雷暴日數(shù)與云地閃年均密度相關(guān)系數(shù)最大。

（2）經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，年均雷暴日數(shù)和云地閃年均密度的關(guān)系式為：NG=0.021Td1.9，通過T0.01檢驗(yàn)。

（3）在3～5月根據(jù)閃電的分布特點(diǎn)：具有明顯正閃活動(dòng)且明顯向東（可以是東北，可以東南，也可以偏東移動(dòng)）平流特征的雷暴過程極有可能存在冰雹過程。

（4）閩中南地區(qū)的閃電以北向、東北向、東向、東南向和南向?yàn)橹鳎渲幸詵|向最多。

（5）500Hpa和700Hpa不一定是閃電的引導(dǎo)層，要剔除多種天氣形勢和影響系統(tǒng)，才可以使用500Hpa和700Hpa作為閃電的短時(shí)預(yù)報(bào)引導(dǎo)層的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]苗愛梅，賈利冬，吳蓁，等.070729特大暴雨的地閃特征與降水相關(guān)分析[J].氣象，2008，34（6）：74-81.

[2]周筠君，郗秀書，王懷斌，等.利用對(duì)地閃的觀測估算對(duì)流性天氣中的降水[J].高原氣象，2003，22（2）：168-172.

[3]朱乾根.天氣學(xué)原理（第四版）[M].北京：氣象出版社，2010：201-203.

（作者單位：福建省泉州市氣象局）