2024年2月我國兩次雨雪冰凍過程中閃電活動特征對比分析

摘要：2024年1月31日-2月5日和2月18-25日（以下分別簡稱為“0131”和“0218”過程）我國南方遭遇兩次雨雪冰凍 天氣，并伴隨密集的閃電發(fā)生。利用三維閃電定位數(shù)據(jù)、CLDAS-V2.0降水產(chǎn)品和Himawari-9號衛(wèi)星紅外云圖資料，對 比分析兩次雨雪冰凍天氣背景下的地閃時空分布、地閃回?fù)魯?shù)和雷電流累計概率分布特征，并研究了地閃與降水量及衛(wèi) 星黑體輻射亮溫（TBB）間的關(guān)系。結(jié)果表明：（1）兩次過程中共監(jiān)測到地閃數(shù)13萬余次，正、負(fù)地閃分別為2萬和11萬余 次；兩次過程的地閃均具有夜發(fā)性，正地閃較總地閃和負(fù)地閃峰值滯后約1～2h。兩次過程中正地閃產(chǎn)生大電流的概率 大于負(fù)地閃。（2）“0131”過程中地閃密度大值區(qū)出現(xiàn)在貴州南部及貴州、重慶、湖北三省交界處；“0218”過程中地閃密度 大值區(qū)出現(xiàn)在湖北東部、江西北部、安徽、江蘇和浙江大部。（3）“0131”過程中降水量和地閃的時空分布不一致，降水量 峰值集中在白天，降水集中在湖南東南部、江西、安徽和江蘇南部、浙江和福建大部；而“0218”過程中降水量和地閃的時 空分布較一致，地閃出現(xiàn)的峰值較降水量峰值延遲2h。（4）兩次過程中地閃的分布均很好地指示了對流區(qū)。地閃主要 分布在對流云團(tuán)發(fā)展方向的尾部且偏南處TBB變化梯度大的區(qū)域；對流合并會導(dǎo)致合并處地閃頻數(shù)的躍增；對流發(fā)展最 旺盛的冷云核心區(qū)幾乎沒有地閃發(fā)生。兩次過程地閃密度隨著TBB的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化特征。

關(guān)鍵詞：冬季閃電；雨雪冰凍；TBB；降水；Himawari-9號衛(wèi)星

中圖法分類號：P427.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.12406/byzh.2024–082

Comparative analysis of lightning activity characteristics during two rainfall/snowfall and freezing events in China in February 2024

TANG Guoying1， LI Fengquan23， WAN Rong1， Tang Yonglan1， MA Li4， LI Shanshan1

（1. Institute of Heavy Rain， CMA， Hubei Key Laboratory for Heavy Rain Monitoring and Warning Research/China Meteorological Administration Basin Heavy Rainfall Key Laboratory， Wuhan 430205; 2.Wuhan NARI Limited Liability Company，State Grid Electric Power Research

Institute， National Energy Key Laboratory of Lightning Disaster Detection， Early Warning and Safety Protection， Hubei Key

Laboratory of Power Grid Lightning Risk Prevention， Wuhan 430206; 3. China Meteorological Administration Tornado Key Laboratory， Foshan 528000; 4. Lanzhou Central Meteorological Observatory， Lanzhou 730020）

Abstract： Southern China encountered two rounds of rainfall/snowfall and freezing weather accompanied by intensive lightning flashes from January 31 to February 5 and February 18–25， 2024 （hereinafter referred to as \"0131\" and \"0218\" events， respectively）. In this paper， three–dimensional lightning location data， CLDAS–V2.0 precipitation product， and infrared cloud image data of Himawari–9 satellite are used to analyze and compare the temporal and spatial distribution of cloud–to–ground （CG） flashes， the number of return strokes and the cu- mulative probability distribution of lightning current during these two events. The relationship between CG flashes with precipitation and sat-ellite blackbody brightness temperature （TBB） is also investigated. The results are as follows. （1） More than 130，000 CG lightning flashes were detected in the two events， with positive and negative CG lightning strokes being more than 20，000 and 110，000， respectively. The CG flashes of the two events showed a nocturnal pattern， with the peak of the positive CG distribution lagging behind the total CG flashes and negative CG flashes by about 1-2 h. The probability of large current events generated by positive CG flashes was greater than that of negative CG flashes. （2） In the \"0131\" event， the large value of CG flash density appeared in the southern part of Guizhou and the junction of Guizhou， Chongqing， and Hubei provinces; In the \"0218\" event， the large value of CG density occurred in the eastern part of Hubei， the northern part of Jiangxi， Anhui， Jiangsu and most of Zhejiang. （3） The spatial and temporal distribution of precipitation and CG flashes during the \" 0131\" event was inconsistent. The peak precipitation was concentrated in the daytime， with the precipitation mainly appearing in southeastern Hunan， Jiangxi， Anhui， and southern Jiangsu， and most of Zhejiang and Fujian. During the \"0218\" event， the spatial and temporal distribution of precipitation and CG flashes were consistent， with the peak of CG flashes being 2 h later than the peak of precipitation.（4） In both events， the distribution of CG flashes well indicated the convection regions. The CG flashes were mainly distributed in the southern tail of the convective cloud cluster， where the TBB gradient was large. Convective merging may lead to a jump in the frequency of CG flashes at the merging area. Almost no CG flashes were detected in the core of the cold clouds， where convection developed most vigorously. The CG flash density in both events increased first and then decreased with the increase of TBB.

Key words： winter lightning; rain， snow and freezing; TBB; precipitation; Himawari–9

引言

2024年2月，受南支槽和北支槽疊加影響，西南暖 濕氣流北上與來自中高緯度的冷空氣共同作用，在 2024年1月31日-2月7日（以下簡稱“0131過程”）和2 月18-23日（以下簡稱“0218過程”）期間給我國南方 大部分區(qū)域帶來了兩次雨雪冰凍過程。兩次過程期 間伴隨著密集的閃電發(fā)生并引發(fā)一定災(zāi)害，例如2024 年2月1日01時左右，江蘇常熟虞山街道附近一民房 遭雷擊后起火，給人民帶來了財產(chǎn)損失。目前對低溫 雨雪冰凍天氣的研究大多聚焦在天氣背景、成因、機(jī) 理研究等方面（丁一匯等，2008；吳古會等，2012；劉紅 武等，2020），較少關(guān)注此類過程中閃電活動特征。而 閃電是雷暴天氣的一個重要表現(xiàn)形式，通過對閃電活 動的研究，可加深對雷暴天氣的認(rèn)識（Qie et al.，2014； 方俏嫻等，2023）。

近年來隨著探測技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外已有大量關(guān) 于閃電時空特征的研究（Holle，2014；王娟和諶蕓，2015;Qie et al.，2021;Xu et al.，2022）?？傮w上，我國大 陸地閃（cloud-to-ground flash，CG flash）的分布特征整 體表現(xiàn)為夏季多、冬季少，多發(fā)于下午至傍晚，地閃密 度年平均高值區(qū)主要位于華南、江南和四川盆地（Yang et al.，2015）。但受局地氣候背景、下墊面等影響，不同 區(qū)域的閃電活動特征也有所不同，例如王學(xué)良等（2017）指出湖北省7a冬季閃電少且主要發(fā)生在夜間，1月和 12月平均正地閃占總閃比例在30%以上。吳安坤等（2017）利用ADTD（Advanced Direction and Time of arriv- al Detecting system）資料對貴州近10 a冬季地閃時空分 布特征的分析指出，地閃集中在中部至東北一線，夜間 （20：00一次日07：00）地閃頻數(shù)占日間頻數(shù)的58.64%， 并且正地閃更易發(fā)生在夜間。賀秋艷等（2019）利用 2008-2017年ADTD閃電監(jiān)測定位數(shù)據(jù)，得到湖南地閃密度空間分布總體呈湘北多于湘南、湘西多于湘東 的特征。Yang等（2020）指出我國長三角地區(qū)梅雨期間 地閃呈單峰型特征，即地閃以午后為高峰，其發(fā)生與負(fù) 地閃的平均峰值電流呈顯著負(fù)相關(guān)，且負(fù)地閃的平均 峰值電流日變化與風(fēng)暴強度的日變化基本一致。以 上研究主要針對年尺度數(shù)據(jù)結(jié)果下地閃年平均時空 分布特征或夏季閃電的分布特征。而冬季閃電的發(fā)生 頻次較低，對其活動特征方面的認(rèn)識還有所不足。

目前針對我國冬季閃電空間分布特征的有限研 究中，Xu等（2022）指出冬季“雷打雪”主要分布在長江三角洲和環(huán)渤海地區(qū)。王娟和諶蕓（2015）、Xia等（2015）研究表明我國冬季地閃主要發(fā)生在長江下游流 域，Ma等（2022）對2010-2020年冬季地閃密度的空間 分布研究表明，我國冬季閃電三個高發(fā)區(qū)分別位于云 貴高原西南側(cè)、云貴高原東側(cè)和鄱陽湖平原，且多發(fā)于 夜間。通過上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在王娟和諶蕓（2015）和Ma 等（2022）的研究結(jié)果中，冬季閃電的集中區(qū)域并不一 致，且上述研究未對閃電的電流分布、回?fù)舸螖?shù)等特性 進(jìn)行研究。因此有必要對冬季閃電活動特征進(jìn)行進(jìn)一 步的探討。本文以2024年1月31日—2月7日和2月 18-23日兩次雨雪冰凍天氣過程為例，利用三維閃電 定位數(shù)據(jù)、CLDAS-V2.0降水產(chǎn)品和Himawari-9號衛(wèi)星紅外云圖資料，對比分析兩次過程中地閃的時空分 布和回?fù)?、雷電流分布特征，并研究地閃與降水量及黑 體輻射亮溫（Black Body Temperature，TBB）間的關(guān)系，以 期從不同角度提供兩次低溫雨雪冰凍天氣過程的特征 信息，為冬季閃電預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1資料和方法

本文使用的資料時段均為2024年1月31日—2月5日和2月18—25日，研究區(qū)域為（86°—135°E，15°—40°N），主要包括：（1）中國氣象局“天擎”數(shù)據(jù)平臺提供的三維閃電定位數(shù)據(jù)，其探測效率可達(dá)90%以上，探 測范圍平均約300km，定位誤差小于500m，探測數(shù)據(jù) 包括地閃發(fā)生的時間（精確到秒）、地點（經(jīng)、緯度）、回?fù)?電流極性和峰值強度等雷電參數(shù)。根據(jù)觀測經(jīng)驗，閃 電定位資料中小于10kA的正地閃可能是云閃誤測導(dǎo) 致，因此統(tǒng)計過程中剔除了回?fù)舴逯祻姸刃∮?0kA的正地閃數(shù)據(jù)；同時剔除了電流強度和陡度為0kA、高度 大于0或者標(biāo)識為云閃的數(shù)據(jù)、雷電流絕對值大于500 kA的數(shù)據(jù)和定位方式為兩站的閃電數(shù)據(jù)。（2）國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的中國陸面數(shù)值同化系統(tǒng)（CL-DAS-V2.0）的近實時降水產(chǎn)品，時空分辨率分別為1h和0.0625°×0.0625°。（3）日本氣象廳提供的Himawari-9 號靜止衛(wèi)星TBB資料（https：//www.eorc.jaxa.jp/ptree/），采 用紅外通道13（中心波長為10.4um）的NETCDF格式數(shù) 據(jù)，時空分辨率分別為10min和0.05°×0.05°。

本文首先利用閃電定位數(shù)據(jù)對兩次過程影響時 間和區(qū)域內(nèi)的閃電的時空分布、地閃的回?fù)舸螖?shù)及雷 電流的概率密度進(jìn)行對比分析；其次基于CL-DAS-V2.0產(chǎn)品分析兩次過程的降水量時空分布，并 研究地閃與降水量之間的關(guān)系；最后利用衛(wèi)星TBB反 映云頂高度，探討TBB與地閃間的關(guān)系。

2地閃時空分布和雷電參數(shù)特征分析

2.1地閃時空分布特征

兩次過程中共監(jiān)測到地閃數(shù)13萬余次，其中正地 閃回?fù)?萬余次，負(fù)地閃11萬余次，正地閃約占總地閃數(shù)的15%?！?131”過程地閃、正地閃、負(fù)地閃分別發(fā) 生約1.7萬次、0.5萬次和1.2萬次，正地閃約占地閃數(shù) 的29%；“0218”過程地閃、正地閃、負(fù)地閃分別發(fā)生12 萬余次、1.6萬次和10.5萬次，正地閃約占地閃數(shù)的 13%?？梢?，兩次過程的正地閃占地閃總數(shù)均高于夏 季（10%）（王娟和諶蕓，2015），說明冬季正地閃占較 高。關(guān)于冬季正地閃占比較高的原因，早期學(xué)者 （Brook et al.，1982）普遍認(rèn)為由于冬季較強的風(fēng)切變， 導(dǎo)致雷暴云中偶極電荷結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜，使得上部的正 極性電荷較易對地發(fā)生放電，但近幾年也有學(xué)者認(rèn)為 日本冬季正地閃比例較高可能是由于雷暴云中電荷 極性反轉(zhuǎn)引起的，在近地面形成一個負(fù)電荷區(qū)，為正 地閃的形成提供條件（Kuhlman et al.，2006）。Zheng等 （2019）通過分析日本北陸三個冬季雷暴中電荷的分 布，證實了這種反偶極子的電荷結(jié)構(gòu)。

兩次過程中均有較明顯的閃電活動峰值，分別出 現(xiàn)在2月2-4日和2月20-22日（圖1a、c）。從逐時 演變特征（圖1b、d）看，“0131”過程地閃和負(fù)地閃頻 數(shù)峰值出現(xiàn)在22：00一23：00（北京時，下同）和次 日02：00-03：00，正地閃峰值則出現(xiàn)在24：00-次日01：00和03：00-04：00；而“0218”過程地閃頻數(shù)峰 值出現(xiàn)在23：00-24：00，正地閃峰值則出現(xiàn)在次日 01：00左右，兩次過程正地閃峰值較總地閃和負(fù)地閃 峰值均滯后1～2h。兩次過程閃電均具有夜發(fā)性，正 如Xu等（2022）和Ma等（2022）發(fā)現(xiàn)的一樣，冬季閃電通 常由夜間雷暴產(chǎn)生。這可能是由于在夜間高層云存在明顯的輻射降溫，因此與低層暖濕空氣之間形成熱力不 穩(wěn)定。此外，若高低空存在急流，則低空急流出口處和 高空急流入口處耦合作用產(chǎn)生次級環(huán)流，其上升支將激 發(fā)形成對流（盛杰等，2014），從而增加夜間雷電發(fā)生的概 率。而正地閃峰值在時間上有滯后現(xiàn)象，這可能與正地 閃在雷暴消散期出現(xiàn)的比例較高有關(guān)（唐國瑛等，2022）。

地閃密度是指某區(qū)域每平方公里每年地閃次數(shù)， 是計算雷擊風(fēng)險，進(jìn)行防雷減災(zāi)設(shè)計的重要參考依 據(jù)。圖2為兩次過程地閃密度空間分布，兩次過程的地 閃分布空間有所不同。“0131”過程中地閃主要集中在貴州中南部、湖南北部和西部、湖北西部和南部、重慶 南部；地閃密度大值區(qū)（大于0.2次·km2）集中在貴州南 部及湖南、重慶、湖北三省交界的區(qū)域（圖2a、c）。“0218” 過程中地閃主要分布在湖北中東部、江西北部、安徽、 江蘇和浙江大部（圖2b、d），地閃密度大值區(qū)主要分布在 湖北東部、江西北部、安徽南部和江蘇中部偏南處，其 中池州、宣城、九江、上饒、南京、揚州、泰州和鹽城市出 現(xiàn)了地閃密度較高（大于0.5次·km2）。兩次過程中正地 閃密度整體的空間分布與負(fù)地閃較一致，但地閃密度遠(yuǎn) 小于負(fù)地閃，大部分在0.2次·km2以下（圖2e、f）。

王娟和諶蕓（2015）及Ma等（2022）的研究結(jié)果中冬 季閃電的集中區(qū)域有所差異。其中王娟和諶蕓（2015） 指出2009-2012年江浙和安徽東南部及江西北部為 全國冬季閃電高發(fā)區(qū)，通過對比發(fā)現(xiàn)“0218”過程的地 閃空間分布區(qū)域與上述研究結(jié)果大致重合，但“0218” 過程湖南北部和貴州東部地閃發(fā)生較少。而“0131” 過程則與Ma等（2022）2010一2020年的統(tǒng)計結(jié)論更為 接近，但“0131”過程中貴州西南部的地閃頻數(shù)更多， 云南中東部幾乎沒有出現(xiàn)地閃。

2.2地閃回?fù)艏袄纂娏鞣植继卣?/p>

雷暴云中的閃電先導(dǎo)通道接地后會形成首次回?fù)暨^程，首次回?fù)艚Y(jié)束后，云中仍會有一些放電過程， 可能會形成繼后回?fù)簦ㄛ銜龋?013;Sun et al.， 2016）。有研究指出，多回?fù)舻亻W對擊中物體作用時間 較長，破壞性更大（曾金全等，2017）。圖3為兩次過程 中正、負(fù)地閃回?fù)魯?shù)及回?fù)魯?shù)累計概率統(tǒng)計，可見正 地閃大多數(shù)只有一次回?fù)?，占到了正地閃數(shù)的90%以 上，1～2次的累計概率達(dá)到95%（圖3a、c）。而負(fù)地閃首次回?fù)舾怕手挥?0%～80%左右，90%的負(fù)地閃有3 次以上的回?fù)?，甚至可達(dá)9次（圖3b、d）。

上述提到先導(dǎo)接地后會形成回?fù)暨^程，雷暴云與 大地之間聚集的大量電荷會通過回?fù)敉ǖ腊l(fā)生猛烈的電荷中和，形成大電流，產(chǎn)生巨大危害，統(tǒng)計雷電流 的累積概率可為精確計算雷擊建筑物損失風(fēng)險提供 參考。圖4為兩次過程中正、負(fù)地閃雷電流和雷電流 累計概率統(tǒng)計，可見兩次過程中正、負(fù)地閃雷電流集 中在10～30kA，正地閃回?fù)綦娏鞒^100kA的概率約為5%（圖4a、c），負(fù)地閃超過75kA的概率不足5%（圖 4b、d），正地閃出現(xiàn)大電流的概率大于負(fù)地閃。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，兩次過程中產(chǎn)生的正地閃所 占比例普遍較高，正地閃產(chǎn)生大電流的概率大于負(fù)地閃；結(jié)合前人研究結(jié)果可知，不論冬季還是夏季閃電， 正地閃回?fù)綦娏鞯姆逯惦娏骱兔}沖寬度均較負(fù)地閃 要大（Yuan et al.，2020;Tang et al.，2023），這意味著正 地閃破壞性可能更強，而近年來中國陸地的正地閃整 體呈上升趨勢（徐鳴一，2022），因此雷電防護(hù)方面也應(yīng) 重視對正地閃監(jiān)測和防護(hù)。

3地閃數(shù)與降水量的關(guān)系

利用CLDAS-V2.0小時降水產(chǎn)品繪制了兩次過程中降水量逐日（圖5a、c）、逐時（圖5b、d）分布和空間（圖 6a、b）分布。通過對比圖1a、c和圖5a、c，發(fā)現(xiàn)“0131”過 程中地閃和降水的日變化并不一致，在2月1-3日， 降水峰值均出現(xiàn)在夜間，這與地閃在同一時間的日變 化峰值一致，但2月4日降水峰值出現(xiàn)在白天，而且量 級比前3d大，因此導(dǎo)致“0131”過程中降水峰值由夜 間移至白天（圖5b）。

“0131”過程中，地閃和降水的不一致性還體現(xiàn)在 空間上，對比圖2a和圖6a，第一次過程中降水量大于 25mm的主要集中在湖南的東南部、江西、安徽南部、 浙江大部和江蘇南部，而“0131”過程的地閃則大致集 中在圖6a中的紅框處。究其原因，一可能是與天氣背景有關(guān)系，二是因為這只是兩次簡短的過程，如果想 深入研究閃電與降水的關(guān)系，可能還需要長時間序列 的數(shù)據(jù)來支撐。受地理位置、云中物理參數(shù)、電荷結(jié) 構(gòu)多種因素影響，不同過程的閃電與降水關(guān)系有一定 差異。

“0218”過程的降水量和地閃的時空分布較為一 致。對比圖1c和圖5c可見，降水量和地閃峰值均集中 在2月18日、20日和21日；由逐時演變特征來看，“0218”過程降水量峰值出現(xiàn)在21：00-22：00（圖5d）， 地閃峰值出現(xiàn)在23：00-24：00，地閃的出現(xiàn)峰值較降 水量的峰值有2h的延后。對比圖2b和圖6b可見， “0218”過程地閃與降水量有較好的空間一致性。

4衛(wèi)星黑體輻射亮溫（TBB）與閃電的空間分布關(guān)系

紅外云圖能反映對流云發(fā)展高度和云頂形態(tài)結(jié)構(gòu) 特征，利用Himawari-9號紅外云圖中TBB疊加地閃定 位結(jié)果，可以直觀地看出強對流天氣發(fā)展過程中對流云 團(tuán)和地閃發(fā)生發(fā)展的關(guān)系（馬瑞陽等，2021）。下文根據(jù) 圖1a、c挑選出三次地閃頻數(shù)較多的時間段，分析對流云 團(tuán)發(fā)生發(fā)展的不同階段閃電與TBB間的對應(yīng)關(guān)系。

4.12月2日晚渝湘鄂交界處的閃電與TBB

根據(jù)圖1a，2024年2月2日晚至2月3日清晨，地閃頻數(shù)呈峰值特征。圖7為2月2日20：10-3日07：00 衛(wèi)星TBB和對應(yīng)10min地閃疊加。分析可知，20：10 在重慶南部有弱對流云系生成，在其東側(cè)產(chǎn)生了零星的負(fù)地閃（圖7a），隨后云系向東北方向發(fā)展；21：00，對 流云團(tuán)輪廓逐漸變得清晰，發(fā)展最旺盛區(qū)域的TBB 約-40℃，地閃逐漸變多，主要分布在對流云發(fā)展方向 的前側(cè)和南側(cè)，此時湖北省西部受對流過程影響也產(chǎn) 生閃電（圖7b）；22：00，對流云團(tuán)已大部分進(jìn)入湖北省 內(nèi)恩施州，此時雷暴云系輪廓鮮明，冷云核心TBB已不高于-45℃，地閃主要為負(fù)地閃，發(fā)生在TBB約 為-45～-35℃過渡的地帶，集中分布在重慶東部和湖 北省西部（圖7c）；23：00，對流云團(tuán)進(jìn)一步發(fā)展，冷云面 積向南北兩側(cè)擴(kuò)大，水平尺度達(dá)到300km，TBB不高 于-40℃的區(qū)域明顯變大，此時地閃主要仍然集中在 TBB約為-45～-35℃過渡的云系前方和南部，同時在 對流云團(tuán)的東南方（湖南省西北部）有小的對流云系產(chǎn) 生地閃（圖7d）；2月3日00：00，對流云團(tuán)發(fā)展頭部面積增大，地閃比較密集，正地閃的數(shù)量也逐漸增多（圖7e）， 在對流云團(tuán)后部，發(fā)展出新生對流云體，新的對流云 體的南部也有許多負(fù)地閃發(fā)生；01：00，新生的對流 云體逐漸發(fā)展成熟，地閃主要集中在對應(yīng)的湖北西 南部和湖南西北部交界處，而對流云團(tuán)頭部冷云核 心逐漸分散，地閃也逐漸減少（圖7f）；對流云團(tuán)進(jìn)一 步東移北上，02：00在湖南西北方向有零星對流云系 生成（圖7g），并不斷發(fā)展、合并，形成細(xì)長型云系；03：00— 05：00，在細(xì)長型云系南部對應(yīng)的湖南北部和湖北東 部產(chǎn)生閃電帶（圖7h一j）；06：00-07：00，隨著云系進(jìn) 一步東移，冷云核心區(qū)逐漸分散，地閃逐漸減少（圖 7k、1）。

4.22月3日晚發(fā)生在貴州的閃電與TBB

2024年2月3日中午至2月4日清晨，“0131”過程中地閃頻數(shù)達(dá)到最大峰值。圖8為2月3日11：10-4日06：00衛(wèi)星TBB和對應(yīng)10min地閃疊加，可見11：10 開始，在云南北部有零星的弱對流云系發(fā)展，面積較 小，形狀不規(guī)則，TBB約為-25℃，偶有零星地閃發(fā) 生。隨后地閃伴隨著對流云系向東北方向發(fā)展；隨 著對流云系的進(jìn)一步發(fā)展，13：50云南、貴州、湖南局 部區(qū)域TBB已發(fā)展至不高于-30℃，在這些對流區(qū)域 產(chǎn)生了正、負(fù)不同極性的地閃（圖8a—c）；15：00對流 云團(tuán)主要發(fā)生在兩處，一處為貴州省西部、另一處為 貴州省東北部和湖南西北部交界處，后者發(fā)展較為旺盛，TBB不高于-40℃（圖8d）。16：10由云南北部發(fā)展 而來的對流云系向東北方向移動過程中進(jìn)一步發(fā)展 并伴隨地閃發(fā)生（圖8e）；17：30云系在貴州省中南部 快速發(fā)展為橫跨至少4個經(jīng)距的細(xì)長對流云團(tuán)（圖 8f）；18：50對流云團(tuán)TBB不高于-45℃的云覆蓋范圍 更大，相應(yīng)地，地閃發(fā)生位置橫跨貴州省和湖南省， 多發(fā)生在對流云團(tuán)發(fā)展方向的南部，TBB由-45℃ 向-35℃過渡的地方，呈西南一東北的細(xì)長條形分布 （圖8g）；20：00一21：00由貴州北部發(fā)展起來的對流云團(tuán)與該云團(tuán)的發(fā)展頭部合并，可見在對流合并處產(chǎn) 生了一些密集的地閃過程，隨后合并后的對流云團(tuán) 進(jìn)一步向東北方向移動進(jìn)入湖南北部（圖8h、i）。22： 30后，對流云團(tuán)呈逗號形態(tài)，地閃主要分布在對流云 團(tuán)的尾部，即貴州南部，雖然此時對流云團(tuán)的頭部冷 云面積變大，輪廓變得清晰，冷云核心TBB均較低， 但較少地閃產(chǎn)生（圖8j一m）；4日03：30后，對流云團(tuán) 逐漸衰退，分解為多個對流單體，地閃也隨之減少（圖8n—p）。

4.32月21日晚發(fā)生在江浙一帶的閃電與TBB

“0218”過程中，閃電活動從2月19日20：30左右 隨著對流云的觸發(fā)，率先在湖北省荊州市南部發(fā)展起 來。隨后對流云團(tuán)面積逐漸增大并逐步向東北方向 移動，地閃主要分布在對流云后方偏南處，TBB 約-40℃向-50℃發(fā)展的過渡帶；隨著對流云團(tuán)的發(fā)展 和移動，地閃對應(yīng)的主要出現(xiàn)在湖北西南、安徽中部、 江蘇中南部（圖略）。至20日10：30左右，此前的對流 云團(tuán)已經(jīng)移動出江蘇東部沿海，隨后在湖北西北部和 河南南部交界處又快速發(fā)展出一對流云團(tuán)，至12：40， 對流云團(tuán)已經(jīng)發(fā)展成橫跨6個經(jīng)度的云團(tuán)，地閃主要 分布在對流合并處，多為負(fù)地閃（圖略）；而隨著對流云 團(tuán)向東北方向移動，在其發(fā)展后方，即安徽省大部地 區(qū)又發(fā)展出了許多細(xì)長型的對流單體，地閃多發(fā)生在 對流單體發(fā)展的尾部和南部，TBB溫度梯度變化較大的地方。而更為密集的地閃過程出現(xiàn)在2月20日 23：00-21日01：30（圖9），可見23：00-23：30（圖9a-c）， 在湖北中部、江西北部、安徽和江蘇大部分布著大量 對流云團(tuán)，此階段的對流云較為分散，形狀不規(guī)則，冷 云核心TBB均不高于-50℃；21日00：00-01：00，冷云 核心區(qū)逐漸合并，面積更為規(guī)則，而地閃活動隨著對 流云團(tuán)的變化在溫度梯度變化區(qū)域也變得非常密集， 地閃主要分布在湖北中部、江蘇北部、安徽南部和江 蘇中南部（圖9d一f）；01：10后，對流云團(tuán)已經(jīng)完成了合 并，冷云核心面積已不高于-60℃，此時冷云核心區(qū)的 地閃活動逐漸減少（圖9g一i）。

4.4衛(wèi)星TBB與地閃密度間的關(guān)系

為更好研究地閃發(fā)生與TBB的關(guān)系，分別取出 “0131”和“0218”兩次過程所有時次中地閃密度大于0 的網(wǎng)格，并將網(wǎng)格上地閃密度與對應(yīng)的TBB進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計（圖10），總體上兩次過程地閃密度隨著對應(yīng)網(wǎng) 格上TBB的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化特征?！?131”過程地閃和負(fù)地閃密度的TBB集中在-35℃左 右（圖10a、c），而“0218”過程的負(fù)地閃與地閃密度均集中在-58℃左右（圖10b、d）。而“0131”和“0218”過程的 正地閃TBB分別集中在約-30℃和-50℃（圖10e、f），較負(fù)地閃密度的TBB高約-5～-8℃。

綜上，地閃的分布可以很好地指示對流區(qū)。在對 流發(fā)展初期，對流云團(tuán)形狀還不規(guī)則時，地閃多出現(xiàn) 在云團(tuán)發(fā)展前方；當(dāng)對流發(fā)生合并時，在合并處附近 會產(chǎn)生密集的地閃，合并后地閃減少；當(dāng)對流發(fā)展旺 盛后，冷云核心面積較為規(guī)則且較大時，地閃多集中 出現(xiàn)在對流云發(fā)展后部且偏南處，TBB溫度梯度變化 較大的地方，而冷云核心區(qū)幾乎沒有地閃出現(xiàn)。從雷 達(dá)組合反射率結(jié)果上看（圖略），地閃也并非發(fā)生在雷 達(dá)組合反射率中的回波核心區(qū)。發(fā)生負(fù)地閃的TBB集中在約-35～-58℃左右。發(fā)生正地閃對應(yīng)的TBB約-30～-50℃，較負(fù)地閃的TBB高約-5～-8℃。

5結(jié)論與討論

受西南暖濕氣流和冷空氣共同影響，2024年1月 30日-2月7日和2月18-23日我國遭遇了兩次低溫 雨雪冰凍天氣，期間伴隨著密集的閃電過程，本文利 用三維閃電定位數(shù)據(jù)、CLDAS-V2.0降水產(chǎn)品和Hi- mawari-9號衛(wèi)星紅外云圖資料，首先對比分析了兩次 過程中冬季雷暴閃電的時空特征、雷電流概率分布 等，然后將地閃與降水量進(jìn)行時空對比，最后挑選出 閃電發(fā)生頻數(shù)較多的三次個例，將TBB與閃電定位進(jìn)行對比分析，并對地閃密度和對應(yīng)的TBB數(shù)值進(jìn)行了 統(tǒng)計分析，主要得到以下結(jié)論：

（1）兩次過程中共監(jiān)測到地閃數(shù)13萬余次，其中 正地閃2萬余次，負(fù)地閃11萬余次，正地閃約占總地閃 數(shù)的15%。兩次過程的地閃均具有夜發(fā)性，“0131”過 程地閃頻數(shù)峰值出現(xiàn)在22：00-23：00和次日02：00—03：00，而“0218”過程地閃頻數(shù)峰值出現(xiàn)在23：00—24：00，正地閃較總地閃和負(fù)地閃峰值滯后約1～2h。

（2）兩次過程地閃空間分布不同。“0131過程”中地 閃主要分布在貴州中南部、湖南北部和西部、湖北西 部和南部、重慶南部，地閃密度大值區(qū)（大于0.2次·km2） 集中在貴州南部及湖南、重慶、湖北三省交界的區(qū) 域。“0218”過程中地閃主要分布在湖北中東部、江西 北部、安徽、江蘇和浙江大部，大值區(qū)主要分布在湖北 東部、江西北部，江蘇中部偏南和安徽南部。

（3）兩次過程中正地閃大多數(shù)只有一次回?fù)?，占?了正地閃數(shù)的90%以上，1～2次的回?fù)魯?shù)累計概率占 到了95%。而負(fù)地閃首次回?fù)舻母怕手挥?0%～ 80%。正地閃回?fù)綦娏鞒^100kA的概率約為5%，負(fù)地閃超過75kA的概率不足5%，正地閃產(chǎn)生大電流 的概率大于負(fù)地閃。

（4）“0131”過程中降水量和地閃的時空分布不一 致，降水量峰值主要集中在白天，大于25mm的降水 主要集中在湖南東南部、安徽和江蘇南部、江西、福建 和浙江大部；而“0218”過程中降水量和地閃的時空分 布較為一致，地閃出現(xiàn)峰值較降水量峰值延后2h。

（5）兩次過程中地閃分布可以很好地指示對流 區(qū)。地閃多分布在對流云團(tuán)發(fā)展的尾部和南部，TBB 溫度梯度變化大的地帶，對流發(fā)展最旺盛的冷云核心 區(qū)幾乎沒有地閃發(fā)生；并且對流云團(tuán)合并會使得地閃 頻數(shù)急劇增加，地閃多發(fā)生在對流合并處，但對流合 并完成后地閃反而會有減少的趨勢。兩次過程網(wǎng)格 地閃密度和對應(yīng)的TBB數(shù)值之間呈偏態(tài)分布，TBB較低時，地閃密度較大；發(fā)生正、負(fù)地閃的TBB集中在約-30～-50℃和-35～-58℃，正地閃較負(fù)地閃的TBB高。

本文分析了2024年2月兩次雨雪冰凍天氣過程 中地閃的時空分布特征，研究了地閃與降水量的關(guān) 系，揭示了衛(wèi)星TBB與閃電分布的關(guān)系，加強了對冬 季閃電活動特征的認(rèn)識。但需要說明的是，本文研究 結(jié)果較為初步，僅以2024年2月的兩次雨雪冰凍過程 中的閃電活動為例，得到的結(jié)果還需進(jìn)一步驗證。而 關(guān)于冬季雷暴的發(fā)生發(fā)展物理機(jī)制，如冬季雷暴云的 起電機(jī)制與云微物理具體過程，以及冬季雷暴夜發(fā)性 的物理機(jī)制等，仍有待通過更多的觀測分析或數(shù)值模 擬進(jìn)一步探討。

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