2017—2019年贵州省闪电活动特征分析
2021-10-15吴安坤
李 迪,陆 扬,吴安坤
(1.贵州省气象灾害防御技术中心,贵阳 550002;2.贵州省大气探测技术与保障中心,贵阳 550002)
0 引言
闪电对国民经济建设有较大的危害,如造成人畜雷击死亡、毁坏建筑物、诱发森林火灾、毁坏电力设备,给人民生命财产造成严重威胁和损失。贵州省位于云贵高原东侧,地形以山区为主,特殊的地理环境与地势地貌,为冷暖空气交汇活动提供了条件,天气情况复杂,强雷暴单体和雷暴群现象经常出现,因此极易发生雷电天气。
随着探测闪电的方法不断发展,国内外很多学者对闪电分布特征做了研究,黄潮[1]等基于2004—2013年惠州闪电定位资料统计分析了闪电特征,结果表明:惠州年平均闪电次数在30万次左右,以负闪为主,占总闪90.4%,正闪平均雷电流为24.8 kA,负闪平均雷电流为27.2 kA,总平均雷电电流为26.9 kA。钱勇[2]等利用ADTD闪电探测资料分析了新疆地区2013—2016年闪电活动特征,发现新疆地区闪电主要分布在新疆西北地区。郭润霞[3]等利用北京地区VLF/LF三维闪电监测定位系统2015年1月至2016年12月的数据资料,分析了北京地区总闪、云闪和地闪的时空分布和电流强度特征,发现北京地区雷电流强度主要集中在5~50 kA。
闪电活动特征存在地域差异性,贵州省三维闪电定位仪的建设,解决了只能探测地闪、不能探测云闪的问题,因此文章利用贵州三维闪电定位资料,从时间分布、空间分布、强度变化3方面对贵州的闪电特征进行分析。
1 资料来源
文章所用的闪电资料来源于贵州省三维闪电监测网。新型三维闪电监测系统通过接收闪电回击辐射的VLF/LF脉冲信号,采用TOA定位方法,实现闪电VLF/LF辐射源的时间、位置、高度、强度及极性等主要参数的三维定位。系统既能探测云地闪又能探测云闪,其探测误差在水平面上为500 m以内,同时能实现对云闪的高度定位,垂直方向的探测误差在1000 m以内,即实现闪电的三维定位。目前贵州已在贵阳、毕节和凯里等地安装了16台三维闪电定位仪。
2 时间分布
2.1 年变化
2017—2019年贵州省共发生闪电约341万余次,如表1所示,负闪发生次数占比高达77.3%,正闪占比22.7%,负闪约为正闪的3.4倍,正负闪活动发生次数的巨大差异主要原因是贵州省雷暴云多数表现为上部是主正电荷区,下部是主负电荷区,因此负闪发生几率更大[4-6]。新型三维闪电监测系统既能探测云地闪又能探测云闪,如表1所示,近3 a云地闪发生次数超过226万次,占比高达66.4%。
表1 2017—2019年贵州省闪电发生频次统计
2017—2019年贵州省年发生闪电次数波动不大,呈上升趋势,年平均闪电发生次数为113万余次,每年正闪发生次数差异不大,主要是负闪发生次数每年成递增趋势。
2.2 月变化
贵州四季均有雷电产生,季节性变化明显,但多出现在夏季,主要原因是夏季炎热、地面温度高,对流旺盛,再加上复杂的地形地貌,容易产生雷电。统计并分析贵州省2017—2019年正闪、负闪和总闪次数逐月变化趋势及平均闪电强度变化趋势,可以发现,3—10月发生的闪电次数占总闪电次数的99%,其中3—10月月均发生闪电次数达42万余次,5—8月月均发生闪电次数高达67万余次,6月最多,发生了75万余次。
2.3 日变化
从贵州省2017—2019年总闪次数逐时日平均变化趋势可以看出每个时刻均有闪电活动发生,闪电活动出现最多的时间段是00:00—04:00和15:00—24:00,主要原因是午后太阳辐射能量积累,对流活动加强,闪电活动开始剧增;闪电活动出现最少的时间是09:00和10:00。
3 空间分布
从2017—2019年贵州省闪电密度空间分布可以看出贵州省闪电分布呈西高东低,高值中心主要分布在安顺市、六盘水市及黔西南州等地,平均密度约为8.12次/km2;低值中心主要分布在黔东南中东部、遵义西部和铜仁西北部。贵州地处青藏高原东南侧的低纬高原山区,地形复杂且梯度较大,呈西高东低走势,利于形成局地强对流雷暴天气,这也是造成贵州多雷暴的原因。贵州的水汽主要来源于西南部的孟加拉湾和南海一带,而冷空气主要从西北进入,进入贵州省后受到高山阻挡,冷暖气流利于在黔中及西部区域交汇,容易产生雷暴。
4 强度变化
统计并分析贵州省2017—2019年不同闪电强度等级区间频次分布,可以发现2017—2019年大部分闪电活动强度导致在0~50 kA,其中0~20 kA强度等级的闪电活动频次分布最多,占总数的56.4%;20~50 kA强度等级发生的闪电活动频次占总数的34.8%;50~80 kA强度等级的闪电活动频次占总数的5.2%;大于80 kA的闪电活动发生频次仅占总数的3.6%。随着闪电强度等级的增加,闪电活动发生频次越来越低。
贵州省平均正闪强度仅9月接近于平均负闪强度,其余月份均高于平均负闪强度。总闪电中,正闪虽然出现频次少,但强度大,一旦出现,易造成雷击伤害,1月平均闪电强度偏大,均大于其余月份。
5 结束语
通过对贵州省2017—2019年闪电数据资料的统计分析,得出以下结论:
1)2017—2019年贵州省负闪发生次数占比高达77.3%,正闪占比22.7%,负闪约为正闪的3.4倍。近3 a云地闪发生次数超过226万次,占比高达66.4%。
2)闪电频次月变化季节性变化明显,闪电主要集中在3—10月,3—10月内发生的闪电次数占总闪电次数的99%,其中3—10月月均发生闪电次数超过42万余次,5—8月月均发生闪电次数更是超过67万余次,6月最高,发生了75万余次。
3)闪电频次日变化出现最多闪电活动的时间段是00:00—04:00和15:00—24:00,出现闪电活动最少的时间是在09:00和10:00;出现闪电活动最多的时间是18:00。
4)闪电空间分布呈西高东低走势,其中安顺、六盘水、黔西南州等地为闪电密度高值区。
5)闪电活动发生的频次大部分强度等级在0~50 kA,其中0~20 kA强度等级的闪电活动频次分布最多,占总数的56.4%。