基于TRMM/LIS分析的黃河中下游地區閃電特征研究

陳樂奇，劉向科

（山東省氣象災害防御技術中心，濟南 250031）

1 引言

自從1997年12月成功發射TRMM衛星后，其攜帶的閃電成像傳感器（LIS）對閃電的活動進行了高頻率探測。Christian等發現全球閃電活動的空間分布差異；曹衛衛對亞洲地區的閃電活動特征進行了分析；周筠珺等分析了西南及周邊地區雷電活動的特征；王義耕等對華南地區的閃電時空分布特征進行了分析；目前相關學者利用TRMM/LIS對黃河中下游地區的閃電活動特征的分析還處于空白階段。本文將利用1998-2014年的LIS閃電數據對黃河中下游地區進行分析對照，為該地區的雷電監測預報、雷電發生規律以及防雷減災等都有重大的意義。

2 資料來源

2.1 簡介

本篇文章的資料來源是美國全球水文資料中心（GHRC），取自熱帶降雨測量衛星（TRMM）中攜帶的閃電成像探測器（LIS），該衛星地面分辨率可達5km，地面覆蓋區域是600km×600km。2001年TRMM衛星升軌后，LIS的掃描寬度擴大至667km，白天和夜間的的探測效率分別為73%±11%和93%±4%。LIS資料包括閃電位置（經緯度）、輻射能、持續時間、事件、組和次數，但不能區分云、地閃。

2.2 預處理方法

在對LIS閃電資料預處理中，首先根據探測效率訂正日、夜的閃電次數，進行分區域的時間分布統計；依據衛星升軌后的高度、每天繞地球次數、視場寬度和對任一點的探測時間，計算出每年總注視時間和總閃電密度，本文進行了大數據量的統計分析，利用LIS衛星17年的觀測資料，描述黃河中下游地區閃電的時間、空間特征。

3 閃電的時間特征分布

3.1 閃電的年變化分布

對LIS數據原始資料處理后，統計了1998--2014年各年全天出現的閃電次數，通過數據修正，得到閃電數的年變化數據。在數據中可以看出，年平均閃電數為4038.67次，每年的閃電變化有較大差異，平均次數最多的是2004年的6538次，次數最少的是2554次，發生在2014年。年閃平均超過3700次的年份是2004年、2006年和2010年。發生閃電次數較多的年份與厄爾尼諾現象基本重合。黃河中下游地區在2004年、2006年的夏季，連續高溫時間較長，當時的氣候條件有利于強對流云系的發展和形成，間接導致年總閃電次數的增加。由于該地區經濟基礎建設和城市的快速發展，也使得誘發閃電的因素增加。

3.2 閃電的月變化分布

通過對16年各月的閃電次數修正處理后，反映出黃河中下游地區夏季閃電次數最高、春季次之，冬天的閃電次數最少。閃電形態呈現單峰特征。從9月份閃電次數開始減少，到12月份出現閃電活動最小值，4月份開始閃電活動明顯增多，7-8月份達到峰值，月均閃電次數達到1400次以上。閃電的月變化分布呈現明顯的閃電活動高發時期和低發時期。從黃河中下游地區的汛期開始，強對流云系、熱帶氣旋、季風云團、多鋒面系統過境導致大量閃電活動。

3.3 閃電的日變化分布

通過分析黃河中下游地區5月～8月的的日閃電分布，得出不同月份的日閃電分布時間有較大區別，5月份高發時段為13：00-18：00及0：00-4：00，閃電活動低發區是上午，8月份高發時段為12：00-22：00，低發時段是凌晨和上午。

LIS的閃電日變化分布與太陽輻射強度的日變化有極大相關性，午后氣流運動加劇，處于輻射集聚的高峰時段，易發生閃電。夜間太陽輻射強度減弱，靠近地面的空氣冷卻，達不到氣流抬升的氣象條件，不易產生雷暴。

4 閃電的空間特征分布

（1）海區的閃電密度明顯低于陸地的閃電密度。海區平均閃電密度為3.45fl·km-2·a-1，陸地平均閃電密度為8.47fl·km-2·a-1。

（2）陸地上閃電高發區位于黃河中游河口鎮至洛陽一帶，閃電密度為12.64fl·km-2·a-1，最高的地方超過25fl·km-2·a-1。閃電低發區主要發生在濟南以東以北，石家莊以東以南地區，以及山東、河北的沿海一帶。

5 結束語

第一，從閃電的年際特征分布來看，從2004年至今呈現出波動中逐年下降的趨勢，年閃電次數差異性較大。第二，從閃電的月際特征分布來看，夏季最集中，冬季最少。第三，從閃電的日特征分布來看，閃電高發期出現在13：00-22：00，低值區在上午5：00-12：00。第四，從閃電的空間特征分布來看，受到海陸分布、大氣環流、下墊面等多種情況影響，黃河中下游地區的陸地閃電密度高于海區，黃河中游閃電密度高于下游，山區的閃電密度高于平原。本文衛星閃電原始資料及格點資料來自美國全球水文資源中心（GHRC），由NASAOTD/LIS科學組提供，在此表示感謝。