基于ADTD闪电定位资料的江西省历史15年雷电活动规律分析

2020-12-06段和平周洁晨夏雪殷国华

河南科技 2020年28期

段和平周洁晨夏雪殷国华

摘要：利用2005—2019年收集的江西地区ADTD闪电定位资料为样本，从地闪的年际变化、月变化、日变化、雷电流幅值等多个角度进行了统计分析，结果表明：江西省地闪次数主要变化范围在45万次到95万次，4次地闪次数峰值出现在2007、2010、2014、2018年;强雷暴天气过程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活动最强;地闪主要发生时段为14：00—19：00，午后到傍晚是地闪发生的高峰期;正地闪平均雷电流强度大于负地闪，雷电流强度（绝对值）在10 kA以内（含10 kA）的地闪最多;地闪密度分布不均，各地市之间年平均地闪密度差异性较大。

关键词：ADTD;雷电活动;时空分布

中图分类号：P427.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0133-03

Analysis of Lightning Activity Law in Jiangxi Province

in the Last 15 Years using ADTD Data

DUAN Heping ZHOU Jiechen XIA Xue YIN Guohua

（Meteorological Disaster Prevention Technology Center of Jiangxi Province，Nanchang Jiangxi 330046）

Abstract： Using the data collected by LLS（Lightning location system）of ADTD type from 2005 to 2019 in Jiangxi area ，a statistical analysis was conducted from multiple perspectives of inter-annual change， monthly change， daily change， and lightning current amplitude of the ground flash. The results show that the number of ground flashes in the province mainly varies from 450 000 to 950 000. During this period， the four peaks of ground flashes occurred in 2007， 2010， 2014 and 2018 years. The severe thunderstorms are mainly concentrated in March to September， with the strongest lightning activity throughout the year from June to August. The main occurrence period of ground flashes is from 14：00 to 19：00， concentrated in the peak period of ground flashes from afternoon to evening. The average lightning current amplitude of positive ground flash is greater than that of negative ， and most of the l lightning current amplitude is within 10 kA （including 10 kA）. The distribution of ground flash density is uneven， and the average annual ground flash density varies greatly from city to city.

Keywords： ADTD;lightning activity;spatial and temporal distribution

江西省地處我国中部地区，亚热带湿润季风气候明显，境内地形复杂，遍布河流、湖泊、山地、丘陵与盆地，这给强对流天气的发生发展创造了有利的环境条件，因此江西省雷暴活动频繁，每年因雷电灾害带来的损失十分严重。由此，分析与总结历史雷电活动规律，对指导人们认识雷电及防御具有重要作用[1]。

江西省ADTD雷电监测系统自建成以来，在对雷电活动的研究及分析中得到了比较广泛的应用。支树林等分析了江西省闪电频数逐小时变化以及雷达回波强度与地闪数的相关性统计等特征[2]。邓德文利用2008—2014年ADTD资料，分析了江西省雷电活动时空分布特征[3]。综合江西省历年雷电活动特征分析，为江西省进一步做好雷电灾害防御工作提供理论指导很有必要[4]。

1 数据来源

江西省采用的闪电定位系统是由中科院研制的高精度ADTD系统，包含11个二维闪电探测子站，运行稳定可靠，覆盖了江西省所辖的11个行政地市。该系统采用时差法和定向时差联合法对云地闪进行定位，能够区分闪电的正、负极性，定位精度在1 km以内。ADTD闪电定位系统主要用来探测云地闪，能有效获取雷电的多种参数，在气象领域应用广泛，取得了一些具有实践价值的理论成果[5-7]。本文采用江西省ADTD闪电定位系统2005—2019年（下文均简称为历史15年）实时监测资料，共计9 887 277条闪电数据。每条闪电资料包括的信息有经纬度、雷电流极性、强度、陡度、时间、定位站点等参数。

2 历史15年雷电特征分析

2.1 雷电活动时间分布

2.1.1 年际变化特征。历史15年年际地闪变化如图1所示。从图上可以看出，年际地闪次数均超过了45万次，全省年平均地闪总数为65.9万次，最高地闪总数为92.9次。江西省地闪年际变化整体上呈现出“多峰多谷”的特征，总体处于一个低位震荡，震荡周期在3～4年，振幅为32.2万次。期间，4次地闪次数峰值分别出现在2007、2010、2014、2018年。表1中给出了历史15年江西地闪次数与雷击事故相关系数统计，地闪平均值约为65.9万次，中位数在59.6万次。

2.1.2 月分布。雷暴的发生与季节息息相关，不同季节间闪电的次数相差甚远。图2给出了江西省历史15年的地闪次数平均值月分布，并给出了2019年地闪月分布情况作为参考。总体而言，江西省近15年来强雷暴天气过程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活动最强。2019年相比历史15年，地闪发生时间集中在7月份之前，随着8月和9月份江西省降水减少，地闪明显减少。

2.1.3 日分布。历史15年平均雷击次数日变化见图3，地闪主要发生时段为14：00—19：00，占比50.1%，该时段地闪均超过6万次，峰值出现在16：00，为31 579次，占总数的9.36%。由图3可知，江西省地闪时分布总体处于高位震荡状态，表现出典型的“单峰单谷” 特征，10：00为最小值7 453次，16：00达到最大值79 574次，振幅为72 120次。地闪午后为“波峰”区，其他时段地闪较平稳，00：00—11：00，地闪逐时分布较为均匀。江西省雷电活动的这种日际变化，与江西省的地形及大气活动比较吻合，由于大气活动能量在午后太阳的辐射下得到加强，造成大气层结不稳定，对流活动频繁，因此在午后强对流天气发生频繁，地闪数量有明显增加。

2.2 极性和强度分布

表2给出了江西省历史15年地闪的年平均雷电流幅值的极性和强度分布结果。从表2可知，绝大多数地闪为负地闪，负地闪占总地闪的96.29%，正地闪占比仅为3.71%，这与相关研究结果是高度一致的。历年正地闪平均雷电流幅值明显大于负地闪，这表明正地闪虽然次数较少，但是一旦发生，其带来的危害要强于负地闪。雷电流强度（绝对值）在10 kA以内（含10 kA）的地闪最多，占75.21%，超过40 kA以上仅占1.13%，具体分布比例见图4。地闪总数随着雷电流幅值增大呈逐渐减少趋势。

2.3 空间分布

历史15年各设区市年均地闪密度分布如图5所示。从图5可知，江西省年均地閃密度最高的地市为鹰潭市，达到5.15次/km2，最低的为萍乡市，仅为2.09次/km2。超过半数地市，历年地闪密度大于4次/km2。各地市之间年平均地闪次数差异性很大，应该根据实际雷电活动频繁程度采取相应的雷电防护措施。

3 结论与讨论

本文利用江西省ADTD闪电定位系统近15年（2005—2019年）的监测资料为样本进行统计，对比分析了地闪年际变化、时间分布、空间分布、电流强度及极性分布等特征，得到以下结论。

①江西省属于雷电多发区，每年平均地闪65.9万次，雷电活动十分频繁。

②全省地闪次数主要变化范围在45万次到95万次，呈现“多峰多谷”特征，4次地闪次数峰值出现在2007、2010、2014、2018年。

③江西省近15年来强雷暴天气过程主要集中在3—9月，其中6—8月全年活动最强。

④地闪主要发生时段为14：00—19：00，地闪高峰期集中在午后到傍晚，即14：00—18：00。

⑤历年正地闪平均雷电流强度大于负地闪，雷电流强度（绝对值）在10 kA以内（含10 kA）的地闪最多。

⑥各地市之间年平均地闪密度差异性很大，地市最大平均地闪密度是最低地市的2倍以上，应该根据各地地闪实际发生情况，采取相应的防雷措施。

参考文献：

[1]张义军，孟青，马明，等.闪电探测技术发展和资料应用[J].应用气象学报，2006（5）：611-620.