近20年青藏高原閃電活動特征及其與對流不穩(wěn)定能量的相關(guān)性分析

史東東， 楊仲江， 楊 虎， 許永彬

（1.南京信息工程大學中國氣象局氣溶膠與云降水重點開放實驗室，南京210044；2.南京信息工程大學大氣物理學院，南京 210044；3.西藏自治區(qū)防雷中心，拉薩850000）

近20年青藏高原閃電活動特征及其與對流不穩(wěn)定能量的相關(guān)性分析

史東東1,2， 楊仲江1,2， 楊 虎3， 許永彬3

（1.南京信息工程大學中國氣象局氣溶膠與云降水重點開放實驗室，南京210044；2.南京信息工程大學大氣物理學院，南京 210044；3.西藏自治區(qū)防雷中心，拉薩850000）

利用NASA提供的LIS/OTD格點資料，分析了中國青藏高原地區(qū)近20年閃電的時空分布特征及其與對流不穩(wěn)定能量CAPE之間的關(guān)系。結(jié)果表明：從1996至2013年，青藏地區(qū)閃電年際變化平緩，年均密度為2.6flash/(km2·year)。閃電主要發(fā)生在春夏季，秋冬季節(jié)很少。特殊的地理條件和氣候使得該地區(qū)的閃電密度明顯小于中國同緯度其他地區(qū)。閃電密度和對流不穩(wěn)定能量年變化均呈現(xiàn)為準正態(tài)分布且具有較好的時空一致性，高原中部地區(qū)兩者的相關(guān)性最佳，相關(guān)性系數(shù)為0.84。高原單位CAPE的閃電頻數(shù)大于低海拔地區(qū)，這表明高原對流不穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)化為雷暴天氣并導(dǎo)致發(fā)生閃電的效率更高。

青藏高原；閃電；時空分布；對流不穩(wěn)定能量；相關(guān)性

0 引言

閃電是自然界中一種獨特的放電現(xiàn)象。近些年，人們對閃電已經(jīng)進行了大量研究，揭示了其眾多的物理性質(zhì)，如：閃電的產(chǎn)生、發(fā)展等物理過程。為了減少閃電對電力、電子系統(tǒng)的危害[1-3]，近些年我國建設(shè)了覆蓋大部分地區(qū)的地閃定位系統(tǒng)，對閃電活動進行探測。然而，青藏高原地區(qū)的閃電探測站網(wǎng)覆蓋較為稀疏，特別是西部地區(qū)，此外高原閃電定位系統(tǒng)運行時間短，對高原閃電活動的氣候特征描述存在不足。由美國國家航空航天局（NASA）發(fā)射的微試驗室（MicroLab-1）所攜帶的光學瞬時探測器（OTD）和熱帶降雨測量任務(wù)衛(wèi)星TRMM上攜帶的閃電成像感應(yīng)器LIS自1995年以來（OTD和LIS數(shù)據(jù)有效時段分別為1995—2000年和 1998年至今），對全球中低緯度的閃電活動進行了持續(xù)的觀測，為研究青藏高原地區(qū)閃電活動氣候特征提供了條件。眾多學者[4-6]利用LIS或OTD資料分析了青藏高原地區(qū)的閃電活動特征，整個青藏高原閃電分布呈東西走向，閃電高密度區(qū)分布在高原中部，高原邊緣地帶閃電密度小。另外，閃電還與局地的加熱，對流等物理過程密切相關(guān)，Reeve and Toumi[7]利用衛(wèi)星資料總結(jié)濕球溫度與閃電的關(guān)系，指出在北半球，微小的濕球溫度差別會引起閃電密度很大的變化。郄秀書等[8]通過類似的衛(wèi)星定位資料，探究青藏高原地區(qū)閃電的時空特征并發(fā)現(xiàn)海拔高度和不穩(wěn)定能量都能夠影響閃電密度。袁鐵等[9]將1995—2002年衛(wèi)星觀測的閃電資料和NCEP資料中的地表降水率、云功函數(shù)和熱通量等物理量結(jié)合起來，分析高原上這些物理量與閃電的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鮑恩比（感熱通量和潛熱通量之比）是衡量閃電產(chǎn)生效率的一個重要參數(shù)。戴建華等[10]探討了中國不同地區(qū)閃電活動與濕度、對流參數(shù)之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩種參數(shù)對閃電的響應(yīng)有明顯的地區(qū)差異性。熊亞軍等[11]研究包括青藏高原在內(nèi)的全球不同區(qū)域閃電活動與相對濕度的關(guān)系，指出過高和過低的相對濕度都不利于閃電的產(chǎn)生。研究閃電與熱力參數(shù)之間的關(guān)系有利于人們認識高原地區(qū)閃電的變化特征，但目前大多數(shù)研究采用的閃電資料時間跨度小，還不能準確反映地區(qū)長期的閃電氣候特征。

筆者利用美國Marshall空間飛行中心全球水文和氣候中心（GHCC）提供的18年全球閃電資料，分析青藏高原地區(qū)閃電氣候特征，包括年際變化，季節(jié)變化和空間分布狀況。結(jié)合對流不穩(wěn)定能量的觀測資料，首次給出青藏高原地區(qū)年均閃電密度與對流不穩(wěn)定能量CAPE的日變化情況，探討兩者在時空上的響應(yīng)關(guān)系。

1 青藏高原地形特征

圖1是利用NCEP資料[12]給出的青藏高原地區(qū)地勢分布圖；高原地區(qū)包括了眾多的山脈，北部是昆侖山和唐古拉山，中部為念青唐古拉山，南部則是高聳的喜馬拉雅山脈。圖1的結(jié)果表明，青藏高原地區(qū)地勢呈現(xiàn)西北高，東南低。青藏地區(qū)西南部和北部等高線密集，海拔梯度大。中部的西藏自治區(qū)平均海拔高度為4 500m，高原的東北部是青海省，海拔高度相對較低，平均海拔高度為3 500 m，所以青藏高原主要位于青海省和西藏自治區(qū)，少部分地區(qū)位于四川和云南境內(nèi)。青藏高原的隆起對我國的氣候影響尤為顯著，它的存在直接導(dǎo)致我國西北部地區(qū)的氣候轉(zhuǎn)干轉(zhuǎn)冷。這樣的地形和氣候特征使得該地區(qū)閃電分布具有一定的獨特性。青藏高原地域遼闊，不同地區(qū)，其閃電分布有一定差異。為了能描述青藏高原地區(qū)閃電空間分布以及使研究具有代表性，本文參考郄秀書等[13]，圖1中，在青藏高原上選出5個研究區(qū)域。 分別為中部(C)、東部(E)、南部(S)、西部(W)和北部（N）。這5個區(qū)域分別包含了那曲、康定、拉薩、獅泉河和北麓河沿這5個地方。圖1中等值線間隔為1 500m，5個區(qū)域分別用 2.5°×2.5°的方格來表示。

圖1 青藏高原地區(qū)地形分布Fig.1 The topography of Qinghai-Xizang plateau

2 閃電時空分布特征

2.1 年際變化

首先分析1996—2013這18年間青藏高原地區(qū)閃電密度年際變化情況。數(shù)據(jù)由美國NASA的Marshall空間飛行中心全球水文和氣候中心（GHCC）LIS/OTD科學組提供，版本為V2.3。數(shù)據(jù)產(chǎn)品為low resolution monthly time series(LRMTS)。該數(shù)據(jù)是將OTD和LIS的閃電觀測數(shù)據(jù)按一定的比例結(jié)合在一起[14]，給出了空間分辨率為2.5o×2.5o的閃電密度。數(shù)據(jù)主要處理過程：首先選出距離每個區(qū)域最近或能完整覆蓋該區(qū)域的格點，用該格點數(shù)據(jù)代表該區(qū)域的閃電密度。由于LRMTS中閃電密度單位為flash/(km2·day)，所以計算每月閃電密度時需將對應(yīng)的數(shù)據(jù)乘以30或31，計算年閃電密度時將12個月份的閃電密度累加即可。利用5個區(qū)域的閃電密度平均值代表整個青藏高原地區(qū)閃電密度。圖2是經(jīng)過上述方法處理后得到的青藏高原地區(qū)閃電密度年際變化分布圖。

圖2 青藏高原地區(qū)閃電密度年際變化分布圖Fig.2 Annual fluctuation of flash density in Qinghai-Xizang plateau

1996—2000年的閃電密度數(shù)據(jù)相對較低，閃電年平均密度值為 2.4 flash/（km2·year）；2001—2013年，整個青藏地區(qū)閃電年平均密度為2.8 flash/（km2·year）。 這與 OTD、LIS的探測效率有關(guān)，1997年之前，閃電數(shù)據(jù)主要由OTD采集，1998—2000年的閃電數(shù)據(jù)主要由OTD和LIS兩種數(shù)據(jù)產(chǎn)品組合而成，2000年之后的閃電數(shù)據(jù)主要由LIS提供。Cecil等[14]指出OTD的探測效率只有0.47，而LIS的探測效率為0.87，因而兩者在數(shù)值上相差明顯。從1996—2013年，高原地區(qū)年際閃電密度平均值為2.6 flash/（km2·year），這與郄秀書等[15]利用 LIS/OTD 資料得到的1995—2002年青藏高原閃電平均密度約為3 flash/（km2·year）是一致的。

2.2 季節(jié)變化

圖3是1996—2013年青藏高原不同地區(qū)閃電月分布情況，圖3（a）—圖3（e）分別代表前文所提及的青藏高原中部，東部，南部，西部和北部，其中圖3（f）為5個區(qū)域的平均變化。

圖3所反映的閃電月分布基本類似。中部那曲地區(qū)（圖3（a））閃電起始于3月份，主要集中在4—9月，累計百分比達到91%；東部康定地區(qū)（圖3（b））閃電起始于3月份，和其他地域一樣，閃電月分布峰值在7月份出現(xiàn)，全年4—10月累計百分比達到了95%。 南部拉薩（圖 3（c））、西部獅泉河（圖 3（d））閃電月份狀況同中部、東部類似，主要區(qū)別在于西部地區(qū)閃電月份峰值出現(xiàn)在6月，相比于其他地區(qū)提前了一個月。北部北麓河沿（圖3（e））閃電月份分布更加集中，閃電主要分布在4—10月，累計百分比達到了98%。圖3（f）表明，青藏高原地區(qū)5月份閃電占全年總閃的14%，這一結(jié)果同郄秀書等[13]所提及的13%相一致。閃電月分布趨勢同青藏高原地區(qū)地面加熱和水汽循環(huán)過程類似[16-17]，閃電月分布峰值主要位于7月份，這也是高原上一年中熱量和水汽最充足的時候。綜上所述，青藏地區(qū)閃電主要發(fā)生在春夏季，秋冬季節(jié)很少發(fā)生，這一特征同中國其他地區(qū)的閃電月分布、季節(jié)分布情況相同。青藏高原不同地區(qū)以及同一地區(qū)閃電時空分布的不同特征受高原地區(qū)特殊的地形和熱力條件影響。南部喜馬拉雅山脈、中部唐古拉山、念青唐古拉山，西北部的昆侖山等山脈使得青藏高原南北部地區(qū)氣候差異大，不同氣候影響著雷暴的發(fā)生，進而影響整個高原地區(qū)閃電的時空分布。

3 青藏地區(qū)不穩(wěn)定能量及其對閃電的響應(yīng)

閃電的發(fā)生常常與強對流天氣有關(guān)，這樣的過程中總伴隨著能量的變化。在眾多的物理參數(shù)中，對流不穩(wěn)定能量（CAPE）是與強對流天氣能量變化最為密切的物理量之一。其定義[18]為

式中：Zf為自由對流高度；Ze為平衡高度；Tva為氣塊虛溫；Tve為環(huán)境虛溫；為自由對流高度和平衡高度之間環(huán)境的平均虛溫。筆者首先利用high resolution annual climatology（HRAC）數(shù)據(jù)產(chǎn)品給出1995—2014年中國地區(qū)年均閃電分布情況。隨后根據(jù)閃電密度以及經(jīng)緯度的不同，另選取5個地區(qū)并結(jié)合NCEP資料算出包括青藏高原地區(qū)在內(nèi)的10個不同地區(qū)CAPE值，然后分析年均閃電密度與年均對流不穩(wěn)定能量CAPE之間的響應(yīng)關(guān)系。

3.1 數(shù)據(jù)處理

本節(jié)主要采用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品為high resolution annual climatology（HRAC），空間分辨率為 0.5°×0.5°，格點數(shù)據(jù)表示該格點處多年的閃電密度平均值。為了能夠解釋閃電密度與對流不穩(wěn)定能量CAPE之間的關(guān)系，得到對應(yīng)地區(qū)多年CAPE的均值是尤為關(guān)鍵的。因此，文中所采用的NCEP數(shù)據(jù)時間尺度為2008—2014年（2008年之前數(shù)據(jù)格式為grib1，2008年之后數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為grib2?？紤]到數(shù)據(jù)處理方法，本文所采用的數(shù)據(jù)統(tǒng)一為grib2格式）數(shù)據(jù)處理方法為取最靠近選定區(qū)域的4個格點數(shù)據(jù)的均值來代表選定區(qū)域內(nèi)CAPE值。對于HRAC中閃電數(shù)據(jù)而言，采取同樣的處理方法：找到最靠近指定區(qū)域的4個格點數(shù)據(jù)，取其平均值代表指定區(qū)域內(nèi)的閃電密度。

3.2 中國大陸地區(qū)年均閃電密度分布情況

圖4為截止至2014年中國大陸地區(qū)年均總閃（云閃和地閃）分布情況，單位：flash/（km2·year）。 圖中青藏地區(qū)所選取的5個區(qū)域在前文已作介紹，在此不再重復(fù)；為了探討青藏地區(qū)閃電與CAPE之間響應(yīng)關(guān)系同全國其他不同經(jīng)緯度地區(qū)的差異，圖4中新增加了5個區(qū)域，分別對應(yīng)：北京，重慶，杭州，廣州和哈爾濱。圖4顯示我國東南沿海地區(qū)閃電密度明顯偏大，平均值大于 6 flash/（km2·year），杭州地區(qū)年均閃電密度值大于8 flash/(km2·year)，廣州地區(qū)閃電密度最大，平均值大于10 flash/(km2·year)自東南向西北方向，閃電呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢。青藏高原地區(qū)的閃電密度較同緯度中國東部其他地區(qū)明顯偏少。

圖4 截止至2014年，中國大陸地區(qū)年均總閃（云閃和地閃）分布圖Fig.4 The distribution of average total lightning density in Chinesemainland

3.3 對流不穩(wěn)定能量CAPE與閃電的響應(yīng)關(guān)系

對流不穩(wěn)定能量CAPE在一定程度上能反映地區(qū)的對流狀況，進而影響著閃電的發(fā)生。為了探究對流不穩(wěn)定能量與閃電的時空變化關(guān)系，圖5給出了1995—2014年日平均閃電密度與 2008—2014年日平均CAPE的變化分布圖。閃電密度單位：flash/km2·year，CAPE 單位：J/kg。 處理的時間統(tǒng)一為365天，如果是閏年，那么2月28和29兩天取其平均值。圖 5（a）—5（j）分別代表區(qū)域那曲、康定、拉薩、獅泉河、北麓河沿、北京、重慶、杭州、廣州和哈爾濱。

10個不同地區(qū)的閃電密度在值上雖有一定的差別，但在分布形態(tài)上都呈現(xiàn)準正態(tài)分布。青藏高原5個地區(qū)中除拉薩外，其他4個地區(qū)閃電密度峰值分布在7月中旬，數(shù)值為0.007~0.024 flash/km2·day。低海拔地區(qū)圖5（a）—5（e）的閃電密度峰值變化劇烈，最大峰值出現(xiàn)在廣州地區(qū)，大于0.1 flash/km2·day；最小峰值出現(xiàn)在哈爾濱，為0.007 flash/km2·day。這是因為廣州地處亞熱帶季風氣候，瀕臨南海，充足的水汽和動力抬升使得該地區(qū)發(fā)生的雷暴強度大、閃電數(shù)量多；而哈爾濱地區(qū)氣候干冷，不利于產(chǎn)生雷暴天氣，閃電數(shù)量偏少。北京和重慶地區(qū)閃電密度峰值相當，數(shù)值為0.005 flash/km2·day，杭州地區(qū)閃電密度則相對較高，約為0.065 flash/km2·day。CAPE的時空變化比閃電密度變化復(fù)雜很多，圖 5（a）—5（e）低海拔區(qū)域CAPE 值明顯比青藏高原地區(qū)高，最大峰值超過1 000 J/kg，而高原地區(qū)CAPE最大峰值為250 J/kg，兩者相差了一個數(shù)量級。高海拔地區(qū)水汽少，動力抬升小，所以云底發(fā)展高度低，云內(nèi)包含的對流不穩(wěn)定能量CAPE偏少。單位CAPE的閃電數(shù)（由總閃電密度乘以對應(yīng)區(qū)域面積求得總閃頻數(shù)，再用總閃頻數(shù)除以總CAPE得到，筆者用Q表示）能夠反映閃電對CAPE的敏感性[8]。青藏高原地區(qū)和低海拔地區(qū)的Q平均值分別為11.28和6.25，這說明高原上閃電對CAPE的敏感性更大，同時也間接表明，高原地區(qū)不穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)化為雷暴天氣并產(chǎn)生閃電的效率更高。

圖5 研究區(qū)域內(nèi)閃電密度與對流不穩(wěn)定能量年均變化分布Fig.5 Annual variation of lightning frequency and CAPE in target regions

CAPE與閃電密度的變化具有明顯的一致性，同一地區(qū)高CAPE值一般伴隨著高閃電密度值。為了直接量化兩者的相關(guān)性，表1給出了兩個參數(shù)在10個地區(qū)的相關(guān)系數(shù)。從表中可以得到那曲、廣州、康定等地兩個參數(shù)相關(guān)性較好，拉薩和哈爾濱地區(qū)相關(guān)性較差。拉薩，哈爾濱兩地的相關(guān)系數(shù)較低，這主要與兩方面因素有關(guān)：1）從時間尺度來看，數(shù)據(jù)統(tǒng)計間隔為24 h，相對于雷暴天氣過程的時間跨度顯然要長一些，因此CAPE與閃電密度在時間尺度為24 h情況下并不一定呈現(xiàn)明顯的相關(guān)關(guān)系。2）產(chǎn)生閃電活動的對流既可能是熱力驅(qū)動，也可能是動力驅(qū)動，而CAPE更多與熱力驅(qū)動有關(guān)，所以閃電密度與CAPE之間會存在不確定性。

表1 不同地區(qū)閃電密度與CAPE值的相關(guān)性系數(shù)Table 1 The correlation coefficients between lightning frequency and CAPE in different regions

4 結(jié)論

利用LIS/OTD閃電資料，對青藏高原地區(qū)的閃電時空分布特征進行了分析，同時結(jié)合NCEP資料，給出高原地區(qū)年均閃電密度與對流不穩(wěn)定能量CAPE之間的日變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

1）高原地區(qū)近20年來閃電變化平穩(wěn)，無明顯上升或下降趨勢，年平均閃電密度為2.6 flash/km2。從季節(jié)分布來看，整個青藏地區(qū)，閃電主要分布在5—8月，即閃電主要在春夏季，秋冬季節(jié)很少；南部地區(qū)拉薩由于其背靠喜馬拉雅山脈，其閃電主要分布在4—9月，峰值出現(xiàn)時間早于高原其他地區(qū)。

2）我國大陸地區(qū)高閃電密度值集中在東南沿海地區(qū)，自東向西呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢。隨著緯度升高，閃電密度也明顯下降。在本文所選的10個區(qū)域中，7月高緯度地區(qū)的哈爾濱其閃電密度在10個區(qū)域中最小。青藏高原地區(qū)與同緯度其他地區(qū)的閃電密度相比明顯偏小。這主要與高原地區(qū)高海拔和干燥的氣候有關(guān)。

3）研究區(qū)域中閃電密度和對流不穩(wěn)定能量CAPE均呈現(xiàn)準正態(tài)分布。兩者日變化有著很好的相關(guān)性，高原地區(qū)相關(guān)系數(shù)平均值為0.69。高原中部相關(guān)系數(shù)最高，為0.84。

4）盡管高原地區(qū)的閃電密度比中國東部沿海城市的閃電密度少，但是高原地區(qū)單位CAPE的閃電密度即Q值大于低海拔地區(qū)，這表明高原地區(qū)對流不穩(wěn)定能量CAPE轉(zhuǎn)化效率更高。

[1]許志華．750 kV敞開式變電站雷電侵入波過電壓的研究[J]．電瓷避雷器，2008（4）：26-32．XU Zhihua.750 kV open－type substation lightning invasion wave overvoltage studies[J].Insulators and Arresters,2008（4）：26－32.

[2]李景祿．關(guān)于中壓電網(wǎng)防雷保護現(xiàn)狀的分析與探討[J]．電瓷避雷器，2003（4）：33－35．LIJinglu.[J].Insulators and Surge Arresters,2003（4）：33－35.

[3]徐鵬，李世元，甘鵬，等．雷擊配電變壓器事故分析及防雷措施研究[J]．電瓷避雷器，2011（4）：57－62．XU Peng,LIShiyuan,GAN Peng,et al.Analysis of lightning－strike fault of distribution transformer and study on lightning protectionmeasures[J].Insulators and Surge Arresters， 2011（4）：57－62.

[4]張鴻發(fā)，程國棟，董萬勝，等．青藏鐵路沿線區(qū)域閃電分布和閃電氣候[J]．干旱氣象，2005，23（1）：1－9．ZHANG Hongfa,CHENG Guodong,DONG Wansheng,et al.Characteristics of lightning distribution and lightning climate for tibetan plateau region[J].Arid Meteorology,2005，23（1）：1－9.

[5]馬明，陶善昌，祝寶友，等.1997/1998EINino期間中國南部閃電活動的異常特征[J].中國科學（D輯：地球科學），2004（9）：873－881.MA Ming,TAO Shanchang,ZHU Baoyou,et al.2004.Abnormal charac－teristics of lightning activities in southern china during the period of 1997/1998EINino[J].Science In China Ser.D Earth Sciences,2004（9）：873－881.

[6]張廷龍，郄秀書，袁鐵，等．青藏鐵路沿線閃電活動的時空分布特征[J]．高原氣象，2004，23（5）：673－677．ZHANG Tinglong,XIXiushu,YUAN Tie,et al.Temporal and spatial distributions of lightning activities along Qinghai－Xizang railway[J].Plateau Meteorology,2004,23（5）：673－677.

[7]REEVE N,TOUMIR.Lightning activity as an indicator of climate change[J].Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,1999,125（555，A）：893－903.

[8]郄秀書，TOUMIR,周筠．青藏高原中部地區(qū)閃電活動特征及其對對流最大不穩(wěn)定能量的響應(yīng) [J]．科學通報，2003,48（1）：87－90．XIXiushu,TOUMIR,ZHOU Jun.2003a characteristics of lightning activities and the response of convective instability largest energy over the central qinghai－tibet plateau[J].Chinese Science Bulletin,2003，48（1）：87－90.

[9]袁鐵，郄秀書．青藏高原中部閃電活動與相關(guān)氣象要素季節(jié)變化的相關(guān)分析[J]．氣象學報，2005，63（1）：123－127．YUAN Tie,XIXiushu.Seasonal variation of lightning activities and related meteorological factors over the central Qinghai－Xizang plateau [J].Acta Meteorologica Sinica,2005，63（1）：123－127.

[10]戴建華，王元，顧建峰，等．中國部分地區(qū)候閃電與對流參數(shù)的對比研究[C].中國氣象學會2006年年會論文集．成都：[出版社不詳]，2006．

[11]熊亞軍，郄秀書，周筠珺，等．區(qū)域閃電活動對地面相對濕度的響應(yīng)[J]．地球物理學報，2006，49（2）：367－374．XIONG Yajun,XI Xiushu,ZHOU Junjun,et al.Regional responses of lightning activities to relative humidity of the surface[J].Chinese Journal of Geophysics,2006，49（2）：367－374.

[12]鄧偉，陳海波，馬振升，等．NCEP FNL全球分析資料的解碼及其圖形顯示[J]．氣象與環(huán)境科學，2009，32（3）：78－82．DENGWei,CHEN Haibo,MA Zhensheng,et al.Decoding and graphic display of the NCEP FNL global analysis data[J].Meteorological and Environmental Sciences,2009，32（3）：78－82.

[13]郄秀書，TOUMIR．衛(wèi)星觀測到的青藏高原雷電活動特征[J]．高原氣象，2003，22（3）：288－294．XI Xiushu,TOUMI R.Lightning activities on Qinghai－Xizang plateau as observed by Satellite－Based lightning imaging sensor[J].Plateau Meteorology,2003,22(3)：288－294.

[14]CECIL D J,BUECHLER D E,BLAKESLEE R J.Gridded lightning climatology from TRMM－LIS and OTD：Dataset description[J].Atmospheric Research,2014，135：404－414.

[15]郄秀書，袁鐵，謝毅然，等．青藏高原閃電活動的時空分布特征[J]．地球物理學報，2004，47（6）：997－1002．XIXiushu,YUAN Tie,XIE Yiran,et al.Spatial and temporal distribution of lightning activities over the Tibetan plateau[J].Chinese Journal of Geophysics,2004，47（6）：997－1002.

[16]UYEDA H,YAMADA H,HORIKOMIJ,et al.Characteristics of convective clouds observed by a Doppler radar at Naqu on Tibetan Plateau during the GAME－Tibet IOP[J].JMeteor Soc Japan,2001，79：463－474.

[17]YANAIM H,LIC F,SONG Z S.Seasonal heating of the Tibetan plateau and its effects on the evolution of the asian summermonsoon[J].Journal of the Meteorological Society of Japan,1992，70（1B）：319－351.

[18]YANAIM,C LI.Mechanism of heating and boundary layer over the Tibetan Plateau[J].Mon WeaRew,1994，124：305－323.

Characteristics of Lightning Activity in Tibetan Plateau over Last 20 Years and Its Correlation w ith Convective Available Potential Energy

SHIDongdong1,2,YANG Zhongjiang1,2,YANG Hu3,XU Yongbin3
（1.Key Laboratory for Aerosol－Cloud－Precipitation of China Meteorological Administration,Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,China;2.School of Atmospheric Physics,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China;3.Tibet Lightning Protection Center,Lhasa,Tibet850000,China）

Based on the Lightning Imaging Sensor(LIS)/Optical Transient Detector (OTD)data provided by the National Aeronautics and Space Administration (NASA),this paper has analyzed the spatial and temporal distribution of lightning activity at the Tibetan plateau over the past two decades and its response to Convective Available Potential Energy (CAPE).The results show thatmean flash density with a slight change from 1996 to 2013 is 2.63 fl·km－2·year－1.Lightning occursmainly in spring and summerwhile there is less lightning flash in the fall and winter.Special geographical conditions and climatemake the flash density in this region less than other regionswith the same latitude in China.The annual change of lightning density and CAPE presents quasi－normal distribution.There is a good consistency of time and space between lightning density and CAPE.The correlation coefficient in the Central Plateau is 0.84,which is the highest value among all regions in Tibetan plateau.Lightning frequency of each CAPE on Tibetan plateau is greater than the low altitude area,which means that the efficiency of convective instability energy on Tibetan plateau converted into energy used in developing the thunderstorm and then resulting in flashes is very high.

Tibetan plateau；lightning flash；spatial and temporal distribution；CAPE；correlation

10.16188/j.isa.1003－8337.2017.04.009

2016－04－27

史東東 （1991—），男，碩士研究生，主要從事雷電物理研究。

中國文物局重大項目"布達拉宮雷電災(zāi)害防御基礎(chǔ)研究"資助；國家自然科學基金項目 （編號：41175003）；江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程資助項目（PAPD）。