魯中地區(qū)基于LMI和ADTD系統(tǒng)雷暴特征分析

李賽楠 張秀娟 范永強

濟南市氣象局 山東 濟南 250000

引言

中國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風云四號 A 星（FY-4A）搭載的閃電成像儀（LMI）是中國第一次自主研制的星載閃電成像儀[1]。該儀器可對我國及周邊區(qū)域的閃電頻次和強度進行探測。靜止衛(wèi)星觀測可以對大覆蓋區(qū)域內總閃電開展實時、連續(xù)、高效的探測，為強對流天氣系統(tǒng)實時監(jiān)測、跟蹤和預警提供信息[2-3]。ADTD閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)理論核心是通過幾個站同時測量閃電回擊輻射的電磁場來確定閃電源的電流參數(shù)。閃電通常分為云閃和地閃，地閃過程一般包含一次或多次先導回擊過程，中和云內電荷量達幾到幾十庫倫[4]。與回擊過程相比，閃電的梯級先導及云閃的輻射能量主要集中于1 Mhz以上的高頻段。也就是說這些過程在甚高頻、超高頻段輻射較強。而回擊過程產生的電磁波以地波和天波形式發(fā)散，可在距離閃電發(fā)生點上千km的距離外觀測到。

1 魯中地區(qū)2018年閃電特征分析

春季、夏季是閃電活動集中頻繁的時期，對流天氣活躍，重點對魯中地區(qū)（濟南、淄博、濰坊、泰安）的閃電活動特征進行分析。選取35°38′～37°26′N、116°02′～120°01′E范圍作為研究區(qū)域。由于每年春分和秋分FY-4A靜止衛(wèi)星平臺調頭，因此每年春分到秋分，LMI 的觀測視場為中國地區(qū)及其鄰近海域，從秋分開始到下一年春分，LMI 的觀測視場為澳大利亞地區(qū)西部和印度洋海域。

1.1 2018年FY-4A閃電時間分布特征

魯中地區(qū)2018年FY-4A系統(tǒng)觀測閃電數(shù)據(jù)41428次，魯中地區(qū)閃電活動的季節(jié)性分布特征明顯，2018年春季（4～5月）閃電活動開始逐漸增多，春季閃電event個數(shù)較高，但總次數(shù)較少，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的20.79%；夏季（6～8月）是閃電活動最頻繁、最集中的時期，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的78.85%；秋季（9月）閃電活動迅速減少，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的0.36%；秋分后LMI視場調至南半球，秋季閃電數(shù)據(jù)較少，冬季無FY-4A衛(wèi)星閃電數(shù)據(jù)。8月是魯中地區(qū)對流活動最旺盛，閃電活動最頻繁月份，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約為18431次。

圖1 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐月分布圖

從圖2 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐時分布圖可以看出，魯中地區(qū)閃電活動具有一定的日變化特征，高峰時段為上午8:00～9:00，晚上19：00～21:00。

圖2 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐小時分布圖

1.2 2018年FY-4A閃電空間分布特征

圖3 2018年FY-4A閃電探測分布圖

如圖3所示，“◆”表示強度event個數(shù)在300以上的閃電數(shù)據(jù)。濟南東南部、淄博北部、泰安東北部、濰坊西部和東南部為閃電易發(fā)區(qū)，其中泰山地區(qū)與閃電易發(fā)區(qū)有很好的對應關系。

2 2018年6月25日強降水天氣閃電特征分析

受副熱帶高壓加強北上、高空槽和低空急流共同影響，2018年6月25日至26日山東出現(xiàn)了大范圍暴雨天氣過程，同時伴有短時強降水和雷暴大風。利用靜止衛(wèi)星閃電FY-4A探測資料結合ADTD地基觀測資料對暴雨天氣過程中的閃電分布及變化情況進行分析。

圖4 2018.6.25天氣過程ADTD 與FY-4A閃電數(shù)據(jù)空間分布特征分析

從圖4的6月25日7:00～6月26日7:00的ADTD 與FY-4A閃電數(shù)據(jù)空間分布可以看出，經過初步對比， FY-4A 閃電探測和定位與地基觀測很好地吻合，兩者有較好的一致性，“+”“–”分別代表ADTD正負閃，“◆”表示FY-4A閃電數(shù)據(jù)。

3 結束語

利用風云四號氣象衛(wèi)星A星（FY-4A）搭載的閃電成像儀（LMI）閃電數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測2018年6月25日強降水過程，結合山東省閃電定位系統(tǒng)（ADTD）觀測資料研究魯中地區(qū)閃電分布特征，提高閃電數(shù)據(jù)綜合應用，增強對流系統(tǒng)強度識別，為對流天氣和雷電災害的預警預報提供一定的理論依據(jù)，為雷電風險區(qū)劃、雷擊事故鑒定、雷電預警預報和雷電特征分析等方面提供更加全面的數(shù)據(jù)支撐。