華南颮線系統(tǒng)對(duì)流與層云區(qū)閃電起始和通道位置處的云微物理特征

趙川鴻，鄭棟，張義軍，劉顯通，張陽(yáng)，姚雯，張文娟

(1.復(fù)旦大學(xué)大氣與海洋科學(xué)系/大氣科學(xué)研究院，上海200438；2.中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/雷電物理和防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室，北京100081；3.中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所，廣東 廣州510641)

1 引言

閃電通常在云內(nèi)不同極性電荷區(qū)之間始發(fā)，通道主要在電荷區(qū)內(nèi)發(fā)展。因此，與閃電起始和通道發(fā)展相關(guān)聯(lián)的云內(nèi)微物理特征體現(xiàn)了起、放電過(guò)程以及電荷載體的重要信息。

以往研究較多地分析了多單體雷暴、中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）以及超級(jí)單體等不同類型雷暴中閃電起始和通道對(duì)應(yīng)的云微物理特征。對(duì)于多單體雷暴，Mecikasiki等[1]發(fā)現(xiàn)它們閃電起始的峰值高度位于8～10 km（-38.5～-24℃），對(duì)應(yīng)回波強(qiáng)度的峰值區(qū)間為30～35 dBZ。Karunarathna等[2]發(fā)現(xiàn)地閃起始高度低于6.8 km，回波強(qiáng)度在30～35 dBZ之間；云閃起始高度在6.6～8.1 km，對(duì)應(yīng)15～35 dBZ的回波。Bruning等[3]指出閃電起始主要發(fā)生在0～-6.5℃層，霰粒子與閃電起始和通道最為相關(guān)。對(duì)于MCS，Mecikasiki等[1]指出閃電起始的峰值高度位于8～9 km（-34.6～-27℃），對(duì)應(yīng)回波強(qiáng)度的峰值區(qū)間為30～35 dBZ。Carey等[4]指出地閃通常起始自超過(guò)45 dBZ的回波中。Lund等[5]發(fā)現(xiàn)大多數(shù)閃電起始自兩個(gè)高度范圍，在7～10 km，閃電起始區(qū)域位于上部冰晶和下部霰粒子交界區(qū)域附近，在3～6 km，閃電起始自霰主導(dǎo)的區(qū)域。對(duì)于超級(jí)單體，Mecikasiki等[1]指出閃電起始的峰值高度分別位于10～12 km（-58.1～-42.6℃），對(duì)應(yīng)回波強(qiáng)度的峰值區(qū)間為35～40 dBZ，強(qiáng)于多單體雷暴和MCS。Zheng等[6]發(fā)現(xiàn)分別有約44.3%和44.1%的閃電起始出現(xiàn)在霰和干雪主導(dǎo)的區(qū)域，另有約8.0%和3.0%的閃電起始分別出現(xiàn)在小雹和冰晶主導(dǎo)的區(qū)域。Liu等[7]還在一次暖云降水主導(dǎo)的暴雨過(guò)程中發(fā)現(xiàn)閃電起始位置對(duì)應(yīng)的雷達(dá)網(wǎng)格中有87%為干雪主導(dǎo)，8%為霰主導(dǎo)；與閃電通道對(duì)應(yīng)的雷達(dá)網(wǎng)格中，81%為干雪，9%為霰。此外，Ribaud等[8]結(jié)合三維閃電探測(cè)陣列（LMA）和雙偏振雷達(dá)對(duì)法國(guó)上空一次颮線系統(tǒng)進(jìn)行分析，指出約70%（22%）的閃電起始和58%（33%）的閃電通道定位對(duì)應(yīng)霰（冰晶）。

這些研究表明，不同類型雷暴，閃電起始和通道位置處的微物理特征可能存在明顯差異，有必要開展針對(duì)性的研究。颮線是華南地區(qū)暖季常見的雷暴災(zāi)害天氣，其往往伴隨頻繁的雷電活動(dòng)，比單體雷暴持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍大。以往基于觀測(cè)和數(shù)值模擬的研究[9-14]都表明華南地區(qū)雷暴結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，并且指出這種復(fù)雜的電荷結(jié)構(gòu)可能與云微物理過(guò)程相關(guān)，因此本文以華南地區(qū)兩次颮線過(guò)程為例，在對(duì)雙偏振雷達(dá)粒子相態(tài)反演算法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合雙偏振雷達(dá)和三維閃電觀測(cè)資料，研究閃電起始和通道位置處雷達(dá)參量以及主導(dǎo)性降水粒子特征。該研究有助于深化我們對(duì)華南地區(qū)颮線過(guò)程中起、放電特征的認(rèn)識(shí)。

2 資料和方法

本研究分析了2017年5月4日與5月8日（北京時(shí)間，下同）發(fā)生于華南地區(qū)的兩次颮線過(guò)程（此后稱為颮線A和B），這兩次過(guò)程都具備明顯的弓形回波特征，且都屬于東北-西南向槽前型颮線，槽后伴隨明顯冷平流，大尺度環(huán)流背景相同[15-16]。分析使用了閃電低頻電場(chǎng)探測(cè)陣列（LFEDA，圖1中藍(lán)色三角形）以及廣州S波段雙偏振雷達(dá)（圖1中黑色方塊）觀測(cè)數(shù)據(jù)，還參考了清遠(yuǎn)氣象站（圖1中黑色圓點(diǎn)）的探空數(shù)據(jù)。為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，分析區(qū)域選取雷達(dá)半徑25～100 km、LFEDA站網(wǎng)中心半徑70 km的共同覆蓋范圍（圖1中陰影部分）。將雷達(dá)一次體掃（6分鐘）時(shí)間內(nèi)的LFEDA閃電與雷達(dá)數(shù)據(jù)三維空間進(jìn)行對(duì)應(yīng)。

圖1 研究區(qū)域以及觀測(cè)系統(tǒng)分布陰影部分是選取的研究區(qū)域

2.1 閃電資料

低頻電場(chǎng)變化探測(cè)陣列（LFEDA）在160 Hz～600 kHz通過(guò)時(shí)差法定位閃電脈沖放電事件（Lightning pulse discharge event，LPDE）的三維位置，其水平定位精度優(yōu)于100 m[13,17]，先前利用該數(shù)據(jù)的研究[7,14]也表明LFEDA具有可靠的高度定位。選取LPDE三維定位數(shù)據(jù)中，卡方擬合優(yōu)度小于5，定位高度在3～20 km的樣本（本研究關(guān)注閃電放電事件對(duì)應(yīng)的雷暴云微物理特征，3 km以下的定位主要對(duì)應(yīng)地閃的出云通道，所以排除）。將LDPE數(shù)據(jù)歸為閃電的方法同Shi等[13]和Zheng等[14]，即屬于一次閃電的LPDE必須發(fā)生在當(dāng)前這個(gè)閃電時(shí)序上最后一個(gè)LPDE之后的0.4 s內(nèi)，并且與屬于當(dāng)前閃電的其它任意一個(gè)LPDE在空間上滿足距離在4 km之內(nèi)，時(shí)間在0.6 s內(nèi)。為排除離散定位的干擾，只選擇包含LDPE數(shù)目不小于5的閃電。圖2展示了一次閃電的定位結(jié)果，并給出了這次閃電疊加雷達(dá)回波的垂直剖面圖。參照Z(yǔ)heng等[14]和Liu等[7]的方法，取閃電通道的第一個(gè)LPDE（圖2中紫色方塊）作為閃電起始位置，其余的LPDE則對(duì)應(yīng)閃電通道傳輸過(guò)程中的擊穿事件，體現(xiàn)閃電通道位置。本研究中將閃電起始以及通道傳輸分開考慮，主要是由于兩者對(duì)應(yīng)不同的環(huán)境。閃電往往起始自兩層電荷區(qū)之間，始發(fā)位置有強(qiáng)的環(huán)境電場(chǎng)；閃電始發(fā)后，通道向電荷區(qū)發(fā)展并在電荷區(qū)內(nèi)傳播，支持閃電通道發(fā)展的動(dòng)力主要是通道頭部電荷與周圍異種極性電荷之間形成的強(qiáng)電場(chǎng)。并且閃電起始與閃電通道傳輸不僅在水平位置上可以差異很大，在垂直方向上的位置也往往不同（如圖2的示例）。

圖2 LFEDA于18:19:37.56（北京時(shí)間）在颮線B中探測(cè)的一次閃電

2.2 雷達(dá)資料

廣州S波段雙偏振雷達(dá)提供了A、B兩次颮線過(guò)程的觀測(cè)數(shù)據(jù)，觀測(cè)時(shí)間分別為2017年5月4日04：00—10：00和2017年5月8日15：00—19：24，共包含99個(gè)體掃，在本研究時(shí)空范圍內(nèi)，這兩次颮線都屬于其成熟期。雷達(dá)位置見圖1，在應(yīng)用其資料前首先進(jìn)行質(zhì)量控制，包括：（1）參照Park等[18]（此后稱為P09）對(duì)偏振參量平滑處理；（2）對(duì)ZDR進(jìn)行誤差標(biāo)定和校正。參照氣象回波法[19]，統(tǒng)計(jì)低仰角上ZH≤10 dBZ，CC≥0.97的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的ZDR平均值來(lái)確定其與理論零值的偏差并進(jìn)行調(diào)整；（3）參照P09和Wu等[20]（此后稱為W18）對(duì)ΦDP進(jìn)行濾波并估算KDP。颮線A和B中，雷達(dá)分析數(shù)據(jù)的起止時(shí)間分別為4:00—10:00和15:00—19:24。雷達(dá)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)雙線性插值處理為水平分辨率0.25 km×0.25 km，垂直分辨率0.5 km的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3 雙偏振雷達(dá)降水粒子識(shí)別算法改進(jìn)

本研究降水粒子識(shí)別算法的基本框架沿用P09方法，同時(shí)對(duì)方案中的部分模塊進(jìn)行了改進(jìn)。

首先，改進(jìn)P09中的輸入變量和隸屬度函數(shù)模塊，包括：（1）使用探空環(huán)境溫度（T）作為粒子相態(tài)識(shí)別的溫度參考，以規(guī)避P09算法中通過(guò)識(shí)別融化層判斷粒子相態(tài)可能引起的錯(cuò)誤[18,20]；同時(shí)參考相關(guān)研究[21-24]，引入各類型降水粒子對(duì)應(yīng)的T取值范圍（詳見表1），作為粒子識(shí)別的其中一個(gè)參考量。（2）模糊邏輯算法的隸屬度函數(shù)設(shè)置采用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）預(yù)警決策培訓(xùn)科（WDTB）方案[25]，其采用一維變量構(gòu)建隸屬度函數(shù)，同時(shí)各類型降水粒子對(duì)應(yīng)偏振參量取值區(qū)間與P09方案基本相同，既保證與P09方案中降水粒子反演的一致性又避免P09中采用包含二維變量的隸屬度函數(shù)[18,20]而對(duì)計(jì)算資源較大的需求。同時(shí)，考慮本地化的因素，在部分降水粒子（干雪、濕雪）偏振特征閾值范圍上參考W18對(duì)廣州雷達(dá)的設(shè)定。

表1 降水粒子識(shí)別中不同粒子對(duì)應(yīng)T的取值范圍

其次，改進(jìn)對(duì)流區(qū)和層云區(qū)識(shí)別方法。對(duì)流區(qū)和層云區(qū)的劃分對(duì)降水粒子類型具有重要影響[18,20]，P09通過(guò)判斷垂直柱上是否有超過(guò)45 dBZ的回波存在，或者在融化層上方是否有超過(guò)30 dBZ的回波存在進(jìn)行對(duì)流和層云劃分，方法相對(duì)簡(jiǎn)單，但如果融化層特征不明顯或識(shí)別存在誤差，就可能出現(xiàn)誤判。本研究借鑒Steiner等[26]提出的對(duì)流云-層云識(shí)別算法（此后稱ST95算法），該算法具備良好的對(duì)流云、層云識(shí)別效果[27-28]，其基本思路包括：（1）確定雷達(dá)100 km范圍內(nèi)1.5 km高度、100～150 km范圍3 km高度上水平反射率（ZH）＞40 dBZ的格點(diǎn)為對(duì)流區(qū)；（2）不滿足(1)的任意格點(diǎn)，如果其ZH值超過(guò)背景ZH（該格點(diǎn)11 km半徑范圍內(nèi)平均ZH），則其屬于對(duì)流區(qū)；（3）以上被視為對(duì)流區(qū)的格點(diǎn)，根據(jù)其對(duì)應(yīng)的平均背景ZH值分配不同的半徑范圍（見ST95中圖6b），該范圍內(nèi)格點(diǎn)屬于對(duì)流區(qū)；（4）不滿足以上條件的其它格點(diǎn)屬于層云區(qū)。

圖3展示了颮線A和B各一個(gè)時(shí)次由ST95和P09中使用方法得到的對(duì)流云、層云識(shí)別結(jié)果以及與三維閃電定位數(shù)據(jù)的疊加?？梢钥闯鰞煞N方法的最大區(qū)別是后者將圖中組合反射率大約35～40 dBZ存在的區(qū)域（圖中標(biāo)為S）識(shí)別為對(duì)流區(qū)，而前者將其識(shí)別為層云區(qū)。從圖3a2和3b2可以看出，該區(qū)域中30 dBZ回波在-10℃層下方，而對(duì)流區(qū)（圖中標(biāo)為C）中30 dBZ回波可超過(guò)-40℃層，且存在“凸頂”現(xiàn)象。疊加的閃電活動(dòng)也集中于ST95算法識(shí)別的對(duì)流區(qū)。因此，ST95算法判定S區(qū)域?qū)儆趯釉聘鼮楹侠?。我們也給出了此時(shí)基于更為合理的ST95算法的粒子識(shí)別結(jié)果垂直剖面（圖3a3、3b3）。

圖3 ST95和P09的對(duì)流云、層云識(shí)別結(jié)果對(duì)比

4 閃電起始和通道位置處的雷達(dá)參量和降水粒子特征

LFEDA在颮線A和B經(jīng)過(guò)分析區(qū)域時(shí)分別探測(cè)到4560次和7542次閃電（包含閃電起始定位12102個(gè)和與閃電通道延展對(duì)應(yīng)的LDPE樣本235724個(gè)）。絕大多數(shù)的閃電起始（A：81%；B：79%）以及與閃電通道對(duì)應(yīng)的LPDE（A：83%；B：80%）位于對(duì)流區(qū)。需要說(shuō)明的是，如果一次閃電被探測(cè)到的LPDE在對(duì)流區(qū)和層云區(qū)都有分布，那么落在對(duì)流區(qū)內(nèi)的LDPE作為對(duì)流區(qū)對(duì)應(yīng)的樣本，落在層云區(qū)內(nèi)的LPDE作為層云區(qū)對(duì)應(yīng)的樣本。在接下來(lái)的分析中，我們將閃電所有的LPDE位置三維網(wǎng)格化（水平分辨率0.25 km，垂直分辨率0.5 km，與雷達(dá)網(wǎng)格一致），統(tǒng)計(jì)閃電起始位置和通道對(duì)應(yīng)LPDE定位所在雷達(dá)網(wǎng)格的偏振參量和粒子類型分布情況，需要注意的是，如果有多個(gè)LPDE在一個(gè)雷達(dá)體掃時(shí)刻處于同一網(wǎng)格，那么該網(wǎng)格的雷達(dá)變量信息只被統(tǒng)計(jì)一次。在涉及相關(guān)參量隨高度變化的分析中，要求每個(gè)0.5 km高度區(qū)間內(nèi)被統(tǒng)計(jì)雷達(dá)網(wǎng)格數(shù)不小于25個(gè)。

4.1 閃電起始和通道位置處的雷達(dá)偏振參量特征

由表2可知，兩次颮線中，對(duì)流區(qū)閃電放電（統(tǒng)指閃電起始和通道延展）對(duì)應(yīng)的平均ZH要比層云區(qū)閃電放電對(duì)應(yīng)的ZH大4～5 dBZ；兩個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的差分反射率（ZDR）都較小，對(duì)流區(qū)稍小于層云區(qū)，它們的差分傳播相移率（KDP）相似都接近于0，共極化相關(guān)系數(shù)（CC）都接近1。這些數(shù)值說(shuō)明，閃電放電位置處以尺度適中或偏小的冰相粒子為主，液態(tài)水滴存在的信號(hào)不明顯，同時(shí)對(duì)流區(qū)閃電放電位置處冰相粒子的尺度和濃度大于層云區(qū)。閃電起始和通道對(duì)應(yīng)雙偏振參量的均值和中值較為接近，只是前者對(duì)應(yīng)的平均ZH稍大于后者，差值為1～2 dBZ。

表2 颮線A、B中閃電起始和通道對(duì)應(yīng)LPDE在對(duì)流區(qū)和層云區(qū)的各雷達(dá)偏振參量統(tǒng)計(jì)特征

圖4顯示了閃電放電位置處雷達(dá)偏振參量中值在不同高度上的分布?？梢钥吹?，颮線A和B中，不同參量的垂直分布形態(tài)是相似的。

閃電放電位置對(duì)應(yīng)的中值ZH整體表現(xiàn)出隨高度增加而減小的趨勢(shì)（圖4a1和4b1）。颮線A中，對(duì)流區(qū)閃電起始（通道）對(duì)應(yīng)的中值ZH比層云區(qū)相應(yīng)值在統(tǒng)計(jì)高度范圍內(nèi)平均大7.4（5.7）dBZ；颮線B中相應(yīng)的差值為8.3（6.4）dBZ。流云區(qū)和層云區(qū)內(nèi)，-10℃層以上ZDR、KDP數(shù)值接近于0，CC在0.99～1.00之間，表明云內(nèi)有冰相粒子主導(dǎo)，冰粒子水平和垂直方向尺寸相當(dāng)。在-10℃層之下，ZDR隨高度下降而增大（圖4a2和4b2），特別是對(duì)流區(qū)，意味粒子形狀趨向扁平。對(duì)流區(qū)中，KDP隨高度下降也快速增大（圖4a3和4b3），表明該區(qū)域閃電放電位置存在液態(tài)水滴。層云區(qū)內(nèi)，KDP在-10℃層之下變化不明顯，意味著閃電放電位置上雖然有較大扁平狀粒子（如濕雪、雨滴），但數(shù)濃度低。

閃電起始和通道位置處雷達(dá)偏振參量的最大差異體現(xiàn)在-20℃層以上的ZH（圖4a1和4b1）。颮線A的對(duì)流區(qū)，兩者的平均差值約為3.3 dBZ，峰值差值約為5.5 dBZ（層云區(qū)閃電起始的樣本不足，未統(tǒng)計(jì)）；颮線B，兩者在對(duì)流區(qū)平均差值為2.8 dBZ，峰值差值為5.4 dBZ，在層云區(qū)平均差值為2.7 dBZ，峰值差值為7.0 dBZ。閃電起始和通道位置處其它偏振參量差異并不明顯。

圖4 閃電初始以及通道位置處雷達(dá)偏振參量中值隨高度的分布

圖5顯示了颮線A和B閃電起始以及通道位置處ZH的分布圖。兩次颮線過(guò)程的對(duì)流區(qū)內(nèi)，閃電起始位置對(duì)應(yīng)ZH的峰值區(qū)間（25～30 dBZ）弱于通道位置（30～35 dBZ），在層云區(qū)內(nèi)，閃電放電對(duì)應(yīng)的ZH峰值區(qū)間在颮線A中為25～30 dBZ，在颮線B中為20～25 dBZ。但是，在-20℃層上方的對(duì)流區(qū)（圖5a2和5b2），閃電起始位置ZH峰值區(qū)間（25～30 dBZ）要大于通道位置對(duì)應(yīng)的ZH峰值區(qū)間（20～25 dBZ）；而在-20℃層下方，它們?cè)趯?duì)流區(qū)對(duì)應(yīng)的ZH峰值分布區(qū)間都為30～35 dBZ（圖5a3和5b3）。層云區(qū)閃電起始和通道位置處的ZH峰值區(qū)間在不同颮線過(guò)程和不同溫度區(qū)間（高度層）彼此相同。

圖5 閃電起始以及通道位置處Z H的分布特征

4.2 閃電起始和通道位置處降水粒子類型

圖6和表3給出了颮線A、B對(duì)流區(qū)中閃電起始和通道位置及其它們對(duì)應(yīng)不同類型降水粒子網(wǎng)格占比隨高度分布。A和B中閃電起始的峰值高度都為9 km，與閃電通道對(duì)應(yīng)的LPDE定位的峰值高度分別為7.5 km和9.5 km。在-10℃層以上，閃電起始和通道都出現(xiàn)在霰和冰晶主導(dǎo)的區(qū)域；在-10℃層以下，它們可以發(fā)生在霰、雨滴、雹出現(xiàn)的區(qū)域。整體來(lái)看，對(duì)流區(qū)閃電起始和通道位置主要是霰和冰晶，而且它們的區(qū)域占比較為接近（表3）。

圖6 颮線A（a1和a2）、B（b1和b2）對(duì)流區(qū)閃電起始（a1和b1）和通道位置（a2和b2）及其對(duì)應(yīng)降水粒子在垂直方向的分布紅色線分別對(duì)應(yīng)閃電起始和通道位置的高度分布，灰色陰影指出了閃電起始和通道位置最密集的高度。填色為降水粒子類型，粒子類型及其縮寫的意義詳見表1。

表3 颮線A、B對(duì)流區(qū)閃電起始和通道位置及其對(duì)應(yīng)降水粒子類型分布

層云區(qū)內(nèi)閃電起始以及通道的高度明顯低于對(duì)流區(qū)（圖7和表4），對(duì)于颮線A，它們的峰值高度分別為5.5和6.5 km，對(duì)于颮線B，相應(yīng)值為7.5和8.5 km。在～-6℃層以上，閃電起始和通道位置都由干雪和冰晶主導(dǎo)，在這個(gè)溫度層以下，部分閃電放電位置也對(duì)應(yīng)了濕雪、雨滴。整體看，層云區(qū)內(nèi)與閃電放電對(duì)應(yīng)的主要粒子為干雪和冰晶，同時(shí)干雪區(qū)域的占比明顯大于冰晶（表4）。

《共產(chǎn)黨宣言》中全球空間思想內(nèi)在地蘊(yùn)涵著歷史規(guī)律維度、現(xiàn)實(shí)批判維度和未來(lái)指向維度，即闡明了全球空間形成的歷史必然性；批判了資本邏輯主導(dǎo)下全球空間的非正義性；指明了全球空間發(fā)展的未來(lái)方向。這些都對(duì)當(dāng)前我國(guó)倡導(dǎo)的人類命運(yùn)共同體的構(gòu)建具有重要啟示意義。

圖7 同圖6，但為層云區(qū)

表4 颮線A、B層云區(qū)閃電起始和通道位置及其對(duì)應(yīng)降水粒子類型分布

5 結(jié)論和討論

本研究結(jié)合廣州S波段雙偏振雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)和低頻電場(chǎng)探測(cè)陣列三維閃電定位數(shù)據(jù)，分析了2017年5月4日和5月8日兩次颮線過(guò)程中閃電起始和通道位置處的雷達(dá)偏振參量和降水粒子特征。研究首先對(duì)P09粒子相態(tài)識(shí)別算法中的輸入變量、隸屬度函數(shù)和對(duì)流-層云識(shí)別方法進(jìn)行了改進(jìn)，改善了降水粒子相態(tài)識(shí)別效果。進(jìn)而通過(guò)在空間上將三維閃電定位與三維雷達(dá)參量和粒子相態(tài)反演數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。

（1）約80%的閃電起始和通道定位數(shù)據(jù)出現(xiàn)在對(duì)流區(qū)。

（2）閃電起始和通道位置處的平均雷達(dá)反射率（ZH）在對(duì)流區(qū)比層云區(qū)大4～5 dBZ，其它偏振參量的平均值較為接近。

（3）閃電起始和通道位置處的ZH中值隨高度增加整體下降。ZDR、KDP和CC在-10℃層以上隨高度的變化不大，前兩者接近0，后者在0.99～1.00之間變化；-10℃層以下，對(duì)流區(qū)閃電起始和通道位置對(duì)應(yīng)的ZDR和KDP隨高度下降明顯增大，在層云區(qū)，閃電對(duì)應(yīng)的ZDR隨高度增大而下降，但KDP變化不大。

（4）從雷暴整體看，閃電起始位置處的平均ZH大于閃電通道位置處的平均ZH1～2 dBZ，閃電起始和通道對(duì)應(yīng)ZH的差異在-20℃層以上較為顯著，不同颮線過(guò)程的不同區(qū)域，各個(gè)高度上中值ZH的平均差值大于2.5 dBZ，峰值差值大于5 dBZ。

（5）從閃電起始和通道位置處ZH分布的峰值區(qū)間看，對(duì)流區(qū)內(nèi)，前者為25～30 dBZ，弱于后者的30～35dBZ；層云區(qū)內(nèi)，它們的分布區(qū)間相同，在颮線A和B中分別為25～30 dBZ和20～25 dBZ。但是，在-20℃層之上的對(duì)流區(qū)，閃電起始位置對(duì)應(yīng)的ZH峰值區(qū)間（25～30 dBZ）大于閃電通道位置對(duì)應(yīng)的ZH峰值區(qū)間（20～25 dBZ）；在-20℃層之下的對(duì)流區(qū)，兩者對(duì)應(yīng)的峰值區(qū)間都為30～35 dBZ。

（6）對(duì)流區(qū)閃電起始和通道位置處的主導(dǎo)性粒子是霰和冰晶，它們的區(qū)域占比較為接近。層云區(qū)閃電起始和通道位置處主要是干雪和冰晶，干雪區(qū)域的占比明顯大于冰晶。

分析表明，颮線過(guò)程中閃電起始和通道位置主要位于0℃層以上，它們與主要降水粒子的對(duì)應(yīng)關(guān)系與非感應(yīng)起電機(jī)制[29]所指出的霰和冰晶是對(duì)流區(qū)主要的起電粒子是一致的；層云區(qū)的電荷主要來(lái)自對(duì)流區(qū)荷電小尺度冰粒子的水平輸送，因此冰晶在層云區(qū)聚合形成的干雪以及層云區(qū)上部冰晶是該區(qū)域主導(dǎo)性的荷電粒子。颮線A和B中閃電放電對(duì)應(yīng)的降水粒子與其它研究也存在差異。比如，Liu等[7]分析暖云降水主導(dǎo)暴雨過(guò)程中閃電放電位置超過(guò)80%的區(qū)域?yàn)楦裳┲鲗?dǎo)，其次是霰。Zheng等[6]分析的超單體聚合體中閃電起始位置的主要是霰和干雪，對(duì)應(yīng)冰晶的閃電起始只占3%。這種差異性可能體現(xiàn)出不同類型雷暴中動(dòng)力和微物理過(guò)程的差異導(dǎo)致荷電的主導(dǎo)性粒子存在不同。

與Mecikasiki等[1]指出的閃電起始對(duì)應(yīng)的雷達(dá)反射率峰值區(qū)間大于閃電通道對(duì)應(yīng)的雷達(dá)反射率峰值區(qū)間不同，本研究發(fā)現(xiàn)在對(duì)流區(qū)，前者小于后者。這可能與兩種分析使用的閃電定位系統(tǒng)的觀測(cè)屬性有關(guān)系。Mecikasiki等[1]使用的數(shù)據(jù)來(lái)自LMA的觀測(cè)，其運(yùn)行在甚高頻頻段，在該頻段，負(fù)極性擊穿往往具有更強(qiáng)的輻射，所以LMA數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)負(fù)極性擊穿的輻射源占據(jù)更大的比例。對(duì)于典型的三極性電荷結(jié)構(gòu)而言，大部分的閃電由上部正電荷區(qū)和下部負(fù)電荷區(qū)貢獻(xiàn)，大部分對(duì)應(yīng)負(fù)極性擊穿的輻射源定位（對(duì)應(yīng)閃電通道）會(huì)出現(xiàn)在上部正電荷區(qū)內(nèi)，而閃電起始位置主要位于正電荷區(qū)之下。在這樣的情況下，下部閃電起始位置對(duì)應(yīng)的反射率就比上部閃電通道對(duì)應(yīng)的反射率大，這可能是導(dǎo)致他們研究結(jié)果的其中一個(gè)原因。本研究使用的閃電數(shù)據(jù)由LFEDA提供，其運(yùn)行在低頻頻段，主要觀測(cè)閃電擊穿過(guò)程引起的垂直電場(chǎng)變化，對(duì)擊穿過(guò)程導(dǎo)致的電荷轉(zhuǎn)移更為敏感，特別是垂直方向的電荷轉(zhuǎn)移，而對(duì)擊穿極性的依賴性不明顯。同時(shí)，由于閃電初始擊穿的環(huán)境電場(chǎng)隨著氣壓增大而增大，在雷暴下部可能存在更大的環(huán)境電場(chǎng)，閃電擊穿低頻能量更強(qiáng)，可能會(huì)有更多的LPDE被探測(cè)到，這一點(diǎn)從圖6閃電通道對(duì)應(yīng)LPDE的空間分布也看出來(lái)：圖6中，LPDE數(shù)量在高度分布上并沒(méi)有明顯偏向上部正電荷區(qū)的情況。這就可以解釋圖5中發(fā)現(xiàn)的在-20℃層之上，閃電起始（高度較低）相比上部正電荷區(qū)內(nèi)的閃電通道（高度較高）對(duì)應(yīng)更大反射率。而在-20℃層之下，閃電起始位置（在負(fù)電荷區(qū)邊緣）與閃電通道位置在高度上比較接近，兩者對(duì)應(yīng)的反射率平均相差較小，前者稍小于后者。