云貴高原斜坡過渡帶一次大范圍冰雹過程的閃電活動特征

曾 勇，丁 旻，羅 雄，鄒書平，周筠珺，李麗麗，黃 鈺

（1.貴州省人工影響天氣辦公室，貴州 貴陽 550001；2.貴州省氣象災害防御技術中心，貴州 貴陽 550001；3.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550001；4.成都信息工程大學大氣科學學院，高原大氣與環(huán)境四川省重點實驗室，四川 成都 610225）

引 言

冰雹是貴州春季主要的氣象災害之一，常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命安全帶來嚴重損失，具有局地性強、突發(fā)快、災害重的特點［1］，預報預警難度大。閃電是強對流天氣發(fā)展過程中伴隨的放電現(xiàn)象，在冰雹天氣過程中尤為突出。閃電資料在時間上較雷達資料更為實時，且在探測范圍內(nèi)不受高山或建筑物的干擾，可作為天氣雷達探測盲區(qū)資料的有效補充。因此，開展冰雹天氣過程中閃電演變特征研究，尋求閃電對降雹的指示信息，這對冰雹的監(jiān)測預警具有重要意義。

早期，閃電與對流降水的研究是分開的。隨著雷暴非感應起電機制的研究深入，霰、雹粒等大冰相粒子群為非感應起電提供了物質(zhì)基礎［2］，閃電與對流降水關系的研究得到廣泛開展。研究發(fā)現(xiàn)，在強風暴過程中產(chǎn)生較大冰雹的雷暴正地閃發(fā)生頻次較高，正地閃主要集中發(fā)生在降雹階段，當?shù)亻W從負極性轉(zhuǎn)為正極性時，將產(chǎn)生大冰雹、大風等災害性天氣，正地閃可作為強對流天氣發(fā)生的指示器［3－6］。然而，冰雹云的地閃頻數(shù)遠低于那些僅產(chǎn)生降水的風暴，一般不超過2次，而暴雨過程的地閃頻數(shù)可達12次［7］。所以，單純使用正地閃頻數(shù)來識別冰雹云具有很大的不確定性。鑒于此，SCHULTZ等［8］基于2σ閃電躍增法對冰雹事件進行識別，發(fā)現(xiàn)地閃躍增相對于降雹超前，2σ地閃躍增能夠有效識別降雹。

我國在20世紀60年代研制了閃電計數(shù)器并應用于冰雹云與雷雨云的觀測試驗，發(fā)現(xiàn)了冰雹云與雷雨云閃電頻數(shù)的差別并應用于人工防雹作業(yè)［9］。中國西北與內(nèi)陸高原地區(qū)冰雹云發(fā)展演變過程伴隨較高的正地閃比例，閃電在降雹前出現(xiàn)躍增和峰值［10－15］。然而，多數(shù)研究關注降雹前閃電峰值的提前量，卻忽略了峰值是閃電經(jīng)歷躍增后的結(jié)果，對閃電初始躍增信號未深度挖掘，使得降雹預警信號的提前量較短。實際上，強對流天氣事件云閃發(fā)生頻繁，總閃（云閃和地閃）頻數(shù)躍增對冰雹事件的指示作用更為有效。YAO等［16］利用2σ閃電躍增法對北京地區(qū)冰雹過程中總閃和地閃進行對比分析，發(fā)現(xiàn)總閃預警信號提前量大于地閃。然而，受閃電探測系統(tǒng)限制，冰雹預警研究多基于地閃資料。隨著閃電探測技術的發(fā)展，我國多地架設了能夠探測云閃和地閃的VLF／LF閃電定位系統(tǒng)，這為全閃資料在冰雹預警應用中提供了新的手段。

我國幅員遼闊，地形地貌復雜，不同地理位置、海拔高度與氣象條件下冰雹云的閃電活動特征存在一定差異，有必要深入開展不同區(qū)域冰雹云閃電活動特征及其兩者的關系研究，尤其是復雜地形條件下。地處云貴高原東部的斜坡過渡帶，從高原臺地逐漸過渡到平原或丘陵地區(qū)，海拔落差最大可達2000 m以上，地形地貌極為獨特，是云貴準靜止鋒、西南低渦、冷鋒等天氣系統(tǒng)的活動區(qū)域，冰雹、暴雨天氣多發(fā)。為此，本文基于VLF／LF定位系統(tǒng)全閃資料，針對云貴高原斜坡過渡帶一次大范圍致災冰雹天氣的閃電活動特征進行分析，挖掘?qū)当⒂兄甘疽饬x的總閃跳躍信號與峰值信號，為當?shù)乇⒃票O(jiān)測預警和人工防雹作業(yè)提供一定參考。

1 資料和方法

1.1 資 料

選用2018年3月13日貴州省VLF／LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)觀測的全閃（地閃和云閃）數(shù)據(jù)。貴州省自2013年開始布設VLF／LF三維閃電監(jiān)測網(wǎng)，于2017年全部完成布設，布設站點位置見圖1。該系統(tǒng)由VLF／LF三維閃電探測站、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)庫和三維圖形顯示與產(chǎn)品制作系統(tǒng)三部分組成，主要結(jié)合了歐洲LINET網(wǎng)（德國慕尼黑大學天電研究小組研制的 VLF／LF閃電監(jiān)測網(wǎng)）和美國IMPACT－ESC（美國VLF／LF時差測向混合云地閃和云閃探測系統(tǒng)）的優(yōu)點，利用GPS精確測量雷暴放電產(chǎn)生的VLF／LF電磁脈沖信號到達時間，采用多站到達時間（time of arrival，TOA）定位算法，實現(xiàn)閃電VLF／LF輻射源的時間、位置、高度、強度及極性等主要參數(shù)的三維定位，提高了定位精度與探測效率，能夠全面探測云閃、地閃及閃電高度［17－18］，其主要特征參數(shù)見表1。對貴州省VLF／LF三維閃電監(jiān)測網(wǎng)建成以來（2017年1月至2019年7月）探測的云閃和地閃頻次統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，云閃與地閃頻次比值為0.52，該系統(tǒng)對地閃的探測效率高于云閃。

VLF／LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)探測的云閃資料記錄了云閃輻射點放電的時間和位置，地閃資料則記錄所有回擊信息。定義：空間距離在10 km以內(nèi)、時間差在0.5 s以內(nèi)，且正、負極性相同的所有輻射點屬于同一次云閃；空間距離在5 km以內(nèi)、時間差在1 s以內(nèi)，且正、負極性相同的所有回擊屬于同一次地閃。

另外，使用了2018年3月13日08：00和20：00（北京時，下同）貴陽探空站L波段探空雷達探測數(shù)據(jù)，以及當日地面天氣報文和市縣人工影響天氣作業(yè)站點降雹觀測記錄。

圖1 貴州省VLF／LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)的探測站點分布Fig.1 Distribution of detection sites of VLF／LF three－dimensional lightning monitoring and positioning system in Guizhou Province

表1 VLF／LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)主要特征參數(shù)Tab.1 Main characteristic parameters of VLF／LF three－dimensional lightning monitoring and positioning system

1.2 方 法

采用統(tǒng)計方法，對降雹區(qū)域冰雹云的閃電頻次時間變化與躍增信息進行統(tǒng)計。其中，降雹區(qū)冰雹云閃電數(shù)據(jù)的篩選原則為：綜合冰雹發(fā)生時地點信息和冰雹過程雷達回波資料，根據(jù)雷達回波發(fā)生發(fā)展過程對流云團區(qū)域范圍篩選閃電，剔除不屬于冰雹過程區(qū)域的閃電數(shù)據(jù)。

為便于分析表述，采用以下指數(shù)來描述閃電活動特征，其表達式如下：

式中：POP（%）、NOP（%）分別表示正、負地閃占總地閃頻數(shù)的比例；IOP（%）表示云閃在總閃中所占的比例；CG（次）為地閃頻數(shù)；CGp、CGn（次）分別為正、負地閃頻數(shù)；IC（次）為云閃頻數(shù)；TL（次）為總閃頻數(shù)；Z為云閃頻數(shù)與地閃頻數(shù)的比值。

采用2σ閃電躍增法［19］對閃電跳躍信號進行提取分析，其過程如下：

（1）首先對降雹區(qū)域范圍內(nèi)相鄰時次閃電頻次進行滑動平均處理，消除個別噪聲數(shù)據(jù)的干擾。

式中：FRavg（ti＋1）（次）為閃電頻次滑動平均；FR（ti）和 FR（ti＋1）（次）分別為 ti和 ti＋1時次內(nèi)對應的閃電頻次。

（2）對FRavg進行微分處理，求解獲得各時次的閃電頻次變化率DFRDT（次·min－1），其表達式為：

（3）建立閃電跳躍預警信號識別機制。求解總體DFRDT的標準偏差σDFRDT，利用各時次的DFRDT與2σDFRDT進行比對，大于2σDFRDT的點被記錄為閃電跳躍預警信號，結(jié)合降雹記錄時間，得到閃電跳躍信號的提前量，即2σ判別機制。

2 過程概述

2018年3月13 日14：00至14日00：00，貴州中西部地區(qū)出現(xiàn)強對流天氣，貴陽南部、安順北部、畢節(jié)、六盤水北部、黔西南、黔南北部等多地先后發(fā)生降雹，共有58個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，冰雹最大直徑為16 mm，分別出現(xiàn)在貴陽、水城阿嘎、蟠龍（圖2）。結(jié)合雷達回波演變特征發(fā)現(xiàn)，此次大范圍冰雹天氣過程主要有3條冰雹云移動路徑：1號路徑是冰雹云在貴州西北部畢節(jié)地區(qū)生成，之后向東南方向移動，途經(jīng)大方縣、黔西縣，最后到達清鎮(zhèn)市和貴陽市，呈西北—東南向，造成沿途降雹；2號路徑是冰雹云形成于貴州西部的六盤水地區(qū)，自西向東移動，途經(jīng)納雍縣、織金縣、普定縣和平壩縣，造成沿途降雹；3號路徑是黔西南州北部生成的對流單體向東南方向移動，并在黔西南州中部造成多地降雹。冰雹云在移動降雹過程中都伴有短時強降水。

根據(jù)災情直報系統(tǒng)資料，此次大范圍冰雹天氣過程造成直接經(jīng)濟損失約1267.65萬元人民幣，共20 551人受災，受災農(nóng)作物面積1413.67 hm2，成災面積884.33 hm2，主要造成蔬菜、經(jīng)果林大面積受災。

圖2 2018年3月13日14：00至14日00：00貴州省冰雹直徑分布（單位：mm）（黑色虛線箭頭為冰雹云移動方向）Fig.2 The distribution of hail diameter in Guizhou from 14：00 BST 13 to 00：00 BST 14 March 2018（Unit：mm）（Black dotted lines with arrow indicate the moving direction of hail cloud）

3 環(huán)流背景特征

3.1 環(huán)流形勢

2018年3月13 日14：00，500 hPa中高緯地區(qū)呈“一槽一脊”的環(huán)流形勢，貝加爾湖地區(qū)為寬廣的低槽，槽后偏北氣流引導冷空氣南下，中低緯青藏高原區(qū)有南支槽建立，貴州受南支槽槽前西南氣流影響［圖3（a）］；700 hPa低渦切變線位于四川、貴州和重慶交界地帶，貴州南部受西南低空急流影響［圖3（b）］，而 850 hPa切變線位于貴州西北部［圖3（c）］，地面輻合線處于貴州中部偏西一線（圖略），且中低空700 hPa、850 hPa存在暖平流，上冷下暖的環(huán)流配置具備強對流產(chǎn)生的熱力和動力條件。此外，13—14日貴州中西部500 hPa位勢高度距平場一直維持負距平，500 hPa持續(xù)受低值系統(tǒng)控制，且控制范圍不斷向南擴展、強度加強［圖3（d）］。綜上所述，高空南支槽的穩(wěn)定維持與中低層切變線、暖平流、急流和地面輻合線配合，共同觸發(fā)了此次大范圍冰雹天氣過程。

3.2 探空廓線

圖4是2018年3月13日08：00與20：00貴陽站探空圖?？梢钥闯?，08：00［圖4（a）］，低層濕度較大，500 hPa以上為干層，具有不穩(wěn)定層結(jié)條件，對流有效位能（CAPE）為269.3 J·kg－1，0℃、－20℃層高度分別為3.5、6.4 km，K指數(shù)為29℃，SI指數(shù)為－5.3℃，0～6 km具有22 m·s－1的垂直風切變，強對流威脅指數(shù)為 194.4。20：00［圖4（b）］，850～400 hPa整層為濕層，對流有效位能值增加到294.0 J·kg－1，K指數(shù)增大為 38℃，SI指數(shù)為－3.22℃，0℃和 －20℃層高度分別為3.2、6.5 km；500 hPa高度風速約16 m·s－1，且隨高度升高風速增大，風向隨高度由南風順時針旋轉(zhuǎn)為西風，有暖平流發(fā)展；0～6 km垂直風切變?yōu)?2 m·s－1，屬中等強度垂直風切變，強對流威脅指數(shù)增至265.0。綜上可見，大氣存在不穩(wěn)定層結(jié)，環(huán)境場條件有利于雷暴、冰雹大風等強對流天氣的發(fā)生。

圖3 2018年3月13日14：00 500 hPa位勢高度場（藍色線，單位：dagpm）、溫度場（紅色線，單位：℃）及風場（箭頭，單位：m·s－1）（a）和700 hPa（b）與850 hPa（c）溫度場（陰影，單位：℃）及風場（箭頭，單位：m·s－1）以及10—14日106°E的500 hPa位勢高度距平場（與75°E—110°E的距平值，單位：dagpm）演變（d）Fig.3 The 500 hPa geopotential height field（blue isolines，Unit：dagpm），temperature field（red isolines，Unit：℃）and wind field（arrows，Unit：m·s－1）（a）and 700 hPa（b），850 hPa（c）temperature field（shadows，Unit：℃）and wind field（arrows，Unit：m·s－1）at 14：00 BST on 13 March 2018，and the evolution of 500 hPa geopotential height anomaly（compared with the average value from 75°E to 110°E，Unit：dagpm）over 106°E from 10 to 14 March 2018（d）

圖4 2018年3月13日08：00（a）與20：00（b）貴陽探空站 T－ln P圖Fig.4 The T－ln P diagrams at Guiyang radiosonde station at 08：00 BST（a）and 20：00 BST（b）on 13 March 2018

4 閃電活動特征

4.1 閃電活動特征統(tǒng)計

考慮到閃電、雷達資料和地面降雹觀測資料的完整性，對此次大范圍降雹過程的12個降雹區(qū)域（縣、市）閃電進行統(tǒng)計。從表2看出，12個降雹區(qū)域內(nèi)總閃頻次為35～473次，地閃頻次為19～343次，總閃和地閃頻次變化幅度大；冰雹直徑與閃電頻數(shù)無明顯相關關系，閃電頻數(shù)低的地區(qū)也能產(chǎn)生10 mm以上的冰雹，因此不能僅憑總閃頻數(shù)來識別冰雹云；12個降雹區(qū)域POP、NOP和IOP值平均分別為19.58%、80.42%、30%，其中 POP值高于貴州省 2015—2017年平均值（14.45%）［20］，說明冰雹天氣過程較其他類型雷暴天氣具有更高的正地閃比例。言穆弘等［21］通過三維強風暴動力耦合模式分析得出，我國南方地區(qū)大氣層結(jié)很不穩(wěn)定，且CAPE值較大，雷暴電荷以上正下負的偶極性結(jié)構為主體。所以，我國南方地區(qū)冰雹過程主要以負地閃為主，這與內(nèi)陸高原和北方地區(qū)雹暴過程通常具有較高的正地閃比例存在顯著差別。FU等［22］研究發(fā)現(xiàn)，云閃頻次、上升氣流和雹／霰回波體積存在較好的相關性，云閃活躍指示著云體內(nèi)雹／霰的含量極為豐富，產(chǎn)生冰雹的可能性大。從表2看出，Z值在0.13～1.46之間，平均為0.51，低于0.5的占67%，遠低于馬明［23］給出的冰雹云平均值（6.6），造成這種差異的原因是VLF／LF三維閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)對云閃的探測效率低于地閃。需要注意的是，個別降雹區(qū)域（晴隆縣）的Z值大于1，云閃頻數(shù)超過地閃，且產(chǎn)生15 mm的大冰雹，因此結(jié)合云閃和地閃分析冰雹云的閃電活動特征對冰雹的指示作用更為有效。

4.2 閃電活動的時間演變特征

對12個降雹區(qū)域內(nèi)總閃發(fā)生頻次每隔5 min進行統(tǒng)計（圖5），發(fā)現(xiàn)12個區(qū)域在降雹之前總閃頻次均發(fā)生躍增，從緩慢增加到躍增至極值或峰值，且極值或峰值均提前于降雹時間，即總閃頻次在出現(xiàn)極值或峰值之后一段時間內(nèi)出現(xiàn)降雹，降雹后總閃頻次急劇下降。另外發(fā)現(xiàn)，大方縣、清鎮(zhèn)市、興仁縣、織金縣、貴陽城區(qū)總閃頻次出現(xiàn)二次躍增現(xiàn)象，其中大方縣和興仁縣在二次躍增后產(chǎn)生二次降雹。從雷達回波演變可知，冰雹過程期間有較強的輻合上升運動，對流單體在移動過程中合并為組織化的對流系統(tǒng)，冰雹云在降雹后二次發(fā)展。可見，總閃頻次的二次躍增與冰雹云的二次發(fā)展有關聯(lián)，但冰雹云在降雹后減弱為雷雨云后閃電頻次也可能出現(xiàn)二次躍增現(xiàn)象，但増幅較前一次偏小。

冰雹云的生命史經(jīng)歷發(fā)生、躍增、孕育、降雹和消亡五個階段［24］，云體內(nèi)混合相態(tài)區(qū)雹／霰粒子的數(shù)濃度經(jīng)歷由少變多，并在降雹過程中雹／霰粒子逐漸消耗，這可從冰雹云發(fā)展演變過程的雷達回波特征予以證實。TAKAHASHI［25］提出非感應起電機制，認為云體內(nèi)粒子，特別是混合相態(tài)區(qū)粒子，是電荷的載體，不同重量的雹粒、霰粒和冰晶在強上升氣流作用下不斷碰并分離而帶上不同極性的電荷分布于不同高度，從而形成不同極性的電荷區(qū)，繼而產(chǎn)生云內(nèi)閃電和云地閃電。因此，閃電和降雹之間存在較好的關聯(lián)性，這可以較好地解釋總閃在降雹前后呈現(xiàn)的躍增、陡降現(xiàn)象。總閃頻次的二次躍增主要是冰雹云在第一次降雹后能量未完全消耗，在有利的天氣系統(tǒng)和地形條件配合下單體合并，使得冰雹云獲得能量補充，出現(xiàn)閃電二次躍增現(xiàn)象，并在達到降雹條件下產(chǎn)生二次降雹。

表2 2018年3月13日貴州12個降雹區(qū)域閃電活動特征統(tǒng)計Tab.2 Statistics of lightning activity characteristics in twelve hail areas of Guizhou on 13 March 2018

4.3 閃電跳躍信號預警

閃電的躍增與峰值提前量為降雹識別提供有效信號，但還不足以完全揭示閃電的初始躍增特征，因此采用2σ閃電躍增法對12個降雹區(qū)域閃電頻次跳躍信號出現(xiàn)時間、提前量和每5 min變化峰值出現(xiàn)時間、提前量進行計算和統(tǒng)計。從表3看出，2σ閃電頻次跳躍信號的時間提前量均大于峰值時間提前量，兩者之差最大達28 min，表明2σ跳躍信號能夠超前于峰值信號28 min預警降雹；12個降雹區(qū)域2σ閃電跳躍信號平均時間提前量為20 min，而峰值平均時間提前量為13 min，故基于2σ跳躍信號提前預警降雹優(yōu)于峰值信號。

以黔西縣冰雹過程為例，分析總閃頻次和2σ閃電跳躍信號的演變特征（圖6）。從圖6（a）看出，13日15：15—16：00，總閃間歇發(fā)生且頻次不高，最大頻次為 2次；16：00—16：20，總閃較前一階段活躍，分別在16：03和16：09出現(xiàn)5次的高值，之后無閃電發(fā)生；16：29—17：00，總閃再次活躍，閃電頻次在2次上下波動；17：00以后，總閃增加明顯，在17：05出現(xiàn)首峰（7次），之后脈沖式波動躍增，在17：35出現(xiàn)16次的最大峰值，隨后開始逐漸波動減少，并在17：43地面觀測到12 mm的冰雹，在降雹后一段時間內(nèi)總閃明顯減少，降雹階段總閃變化與躍增階段基本對稱，降雹前后閃電的“躍增”和“陡降”現(xiàn)象與冰雹云內(nèi)冰相粒子由少變多、再由多變少相關聯(lián)，同時對流云體內(nèi)經(jīng)歷了電荷累積－放電－間歇的過程。降雹后，總閃波動減少且間歇發(fā)生，在18：31后無閃電發(fā)生。

表3 2018年3月13日貴州12個降雹區(qū)域冰雹預警指標統(tǒng)計Tab.3 Statistics of early warning indexes of hail in twelve hail areas of Guizhou on 13 March 2018

圖5 2018年3月13日貴州省12個降雹區(qū)域總閃頻次的逐5 min演變（虛線箭頭標識降雹時間）Fig.5 The 5－minute evolution of total lightning frequency in twelve hail areas of Guizhou on 13 March 2018（Dash line with arrow marks the time of hail occurrence）

圖6 2018年3月13日黔西縣冰雹過程期間總閃頻次（a）與2σ閃電跳躍信號（b）的逐分鐘變化（灰色箭頭標識首次閃電跳躍信號出現(xiàn)時刻，黑色箭頭標識降雹時間）Fig.6 The minutely change of total lightning frequency（a）and 2σlightning jump signal（b）during the hail process in Qianxi County on 13 March 2018（Gray and black lines with arrow indicate the time of the first jump signal of lightning frequency and hail occurrence，respectively）

從圖6（b）來看，閃電頻次變化率總體呈現(xiàn)振蕩變化，其活躍期與降雹前后總閃頻次變化相對應。經(jīng)計算，閃電頻次變化率總體標準偏差為1.54次·min－1，按照 2σ跳躍信號判斷機制，在17：17首次出現(xiàn)大于 3.08次·min－1（2σDFRDT）的跳躍信號，之后又出現(xiàn)了5次跳躍信號，隨后于17：43地面觀測到降雹，2σDFRDT首次跳躍信號的時間提前量為26 min。

綜上分析可知，利用閃電2σ跳躍信號和峰值信號提前預警降雹是可行的，且前者對降雹提前預警優(yōu)于后者，可以綜合閃電這兩種信號為冰雹云臨近預警預報和人工防雹作業(yè)提供參考。

4.4 冰雹過程閃電空間分布特征

冰雹云發(fā)展過程中伴隨著不同極性的放電，為了認識不同極性閃電與冰雹云發(fā)展移動的空間對應關系，對此次大范圍冰雹天氣過程逐時總閃、云閃及正、負地閃進行統(tǒng)計，計算1 km×1 km網(wǎng)格的閃電密度，采用自然斷點分級法（Jenks優(yōu)化方法）對閃電密度進行分級，得到各類閃電密度分布（圖7）?？梢钥吹?，此次大范圍冰雹過程伴有的閃電主要發(fā)生在貴州中西部，即云貴高原斜坡過渡帶區(qū)域，總閃、云閃和地閃的密度分布與3塊冰雹云單體移動方向基本一致，其中總閃的密度分布最能表征冰雹云系的主要移動方向?？梢?，閃電的密度分布在一定程度上對冰雹云移動具有指示作用。

圖8是2018年3月13日偏北冰雹云移動路徑（1號路徑）附近閃電與冰雹出現(xiàn)位置。此條路徑上總閃發(fā)生1173次，其中地閃960次，云閃213次，且主要為負地閃。從圖8（a）看出，總閃發(fā)生位置與冰雹云移動路徑基本一致，呈西北—東南向，且降雹位置與閃電位置對應較好，雹區(qū)位于總閃發(fā)生區(qū)的右側(cè)（相對于冰雹云移動方向，下同）。CHANGNON［26］對典型冷鋒天氣系統(tǒng)引起的雹暴天氣的地閃與冰雹落區(qū)分析發(fā)現(xiàn)，雹區(qū)主要偏向于地閃發(fā)生區(qū)的右側(cè)，認為雷暴在發(fā)展過程中存在對峙的上升、下沉氣流區(qū)，這在雹暴中更為明顯，上升氣流區(qū)通常位于雷暴發(fā)展的右前方，降雹主要發(fā)生在上升氣流區(qū)鄰近的下沉氣流區(qū)域內(nèi)，而閃電則對應發(fā)生于冰相降水粒子較為豐富的區(qū)域內(nèi)，故而雹區(qū)與閃電位置略有差異，不是嚴格意義上的一一對應關系。

負地閃和正地閃的位置均能標識冰雹云的移動路徑，兩者主要發(fā)生在雹點左前方［圖8（b）和圖8（c）］。與地閃相比，云閃的空間分布與降雹位置對應關系更好［圖8（d）］，云閃作為云體內(nèi)冰相粒子活躍的標志之一，加入到冰雹云移動的判斷中將豐富對冰雹云空間發(fā)展的指示作用，而云閃的高度、極性等信息還需在今后研究中不斷挖掘，這對于深入研究冰雹云電荷結(jié)構及閃電活動特征具有重要意義。另外兩條冰雹云移動路徑上閃電空間分布（圖略）也具有相同的結(jié)論，即總閃位置與冰雹云移動方向基本一致，雹區(qū)主要在閃電集中發(fā)生的右側(cè)。可見，閃電的空間分布對冰雹云移動方向有一定指示作用。

圖7 2018年3月13日15：00至14日00：00貴州總閃（a）、云閃（b）、負地閃（c）和正地閃（d）密度分布（單位：fl·km－2）（黑色箭頭線標識冰雹云移動方向）Fig.7 Density distribution of total lightning（a），cloud lightning（b），negative ground lightning（c）and positive ground lightning（d）in Guizhou from 15：00 BST 13 to 00：00 BST 14 March 2018（Unit：fl·km－2）（Black lines with arrow indicate the moving direction of hail cloud）

圖8 2018年3月13日偏北冰雹云移動路徑上總閃（a）、負地閃（b）、正地閃（c）和云閃（d）分布（綠色箭頭線標識冰雹云移動方向）Fig.8 Distribution of total lightning（a），negative ground lightning（b），positive ground lightning（c）and cloud lightning（d）along the northerly moving path of hail cloud on 13 March 2018（Green arrow lines indicate the moving direction of hail cloud）

5 結(jié) 論

（1）在南支槽槽前西南氣流引導下，貴州中西部上空水汽條件較好，低空切變、地面輻合線和低層暖平流為此次大范圍對流單體的發(fā)展維持提供動力條件。

（2）12個雹區(qū)POP、NOP和IOP值平均分別為19.58%、80.42%、30%，正地閃比例與內(nèi)陸高原和北方地區(qū)雹暴過程存在差異。

（3）12個雹區(qū)總閃頻次在降雹前經(jīng)歷了波動增加，再轉(zhuǎn)為“躍增”式增長，并達到峰值，峰值后間隔一段時間才出現(xiàn)降雹，降雹后總閃頻次“陡降”，部分雹區(qū)降雹后出現(xiàn)總閃頻次“二次躍增”后的二次降雹。

（4）在降雹前，12個降雹區(qū)域總閃均出現(xiàn)了閃電頻次變化率跳躍（2σDFRDT）信號，其出現(xiàn)時間較降雹時間平均提前20 min，較峰值提前時間（平均13 min）更長，2σDFRDT閃電跳躍信號對降雹提前預警優(yōu)于峰值信號，可綜合兩種信號預警降雹。

（5）總閃、云閃和地閃的空間分布基本能夠標識3塊冰雹云系移動方向，且總閃空間分布對冰雹云系的主要移動方向表征最好，雹區(qū)主要處于地閃發(fā)生區(qū)右側(cè)，云閃的空間分布與降雹位置對應關系優(yōu)于地閃。