魯中地區(qū)基于LMI和ADTD系統(tǒng)雷暴特征分析

李賽楠 張秀娟 范永強(qiáng)

濟(jì)南市氣象局 山東 濟(jì)南 250000

引言

中國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星風(fēng)云四號 A 星（FY-4A）搭載的閃電成像儀（LMI）是中國第一次自主研制的星載閃電成像儀[1]。該儀器可對我國及周邊區(qū)域的閃電頻次和強(qiáng)度進(jìn)行探測。靜止衛(wèi)星觀測可以對大覆蓋區(qū)域內(nèi)總閃電開展實時、連續(xù)、高效的探測，為強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)實時監(jiān)測、跟蹤和預(yù)警提供信息[2-3]。ADTD閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)理論核心是通過幾個站同時測量閃電回?fù)糨椛涞碾姶艌鰜泶_定閃電源的電流參數(shù)。閃電通常分為云閃和地閃，地閃過程一般包含一次或多次先導(dǎo)回?fù)暨^程，中和云內(nèi)電荷量達(dá)幾到幾十庫倫[4]。與回?fù)暨^程相比，閃電的梯級先導(dǎo)及云閃的輻射能量主要集中于1 Mhz以上的高頻段。也就是說這些過程在甚高頻、超高頻段輻射較強(qiáng)。而回?fù)暨^程產(chǎn)生的電磁波以地波和天波形式發(fā)散，可在距離閃電發(fā)生點上千km的距離外觀測到。

1 魯中地區(qū)2018年閃電特征分析

春季、夏季是閃電活動集中頻繁的時期，對流天氣活躍，重點對魯中地區(qū)（濟(jì)南、淄博、濰坊、泰安）的閃電活動特征進(jìn)行分析。選取35°38′～37°26′N、116°02′～120°01′E范圍作為研究區(qū)域。由于每年春分和秋分FY-4A靜止衛(wèi)星平臺調(diào)頭，因此每年春分到秋分，LMI 的觀測視場為中國地區(qū)及其鄰近海域，從秋分開始到下一年春分，LMI 的觀測視場為澳大利亞地區(qū)西部和印度洋海域。

1.1 2018年FY-4A閃電時間分布特征

魯中地區(qū)2018年FY-4A系統(tǒng)觀測閃電數(shù)據(jù)41428次，魯中地區(qū)閃電活動的季節(jié)性分布特征明顯，2018年春季（4～5月）閃電活動開始逐漸增多，春季閃電event個數(shù)較高，但總次數(shù)較少，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的20.79%；夏季（6～8月）是閃電活動最頻繁、最集中的時期，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的78.85%；秋季（9月）閃電活動迅速減少，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約占總次數(shù)的0.36%；秋分后LMI視場調(diào)至南半球，秋季閃電數(shù)據(jù)較少，冬季無FY-4A衛(wèi)星閃電數(shù)據(jù)。8月是魯中地區(qū)對流活動最旺盛，閃電活動最頻繁月份，F(xiàn)Y-4A閃電次數(shù)約為18431次。

圖1 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐月分布圖

從圖2 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐時分布圖可以看出，魯中地區(qū)閃電活動具有一定的日變化特征，高峰時段為上午8:00～9:00，晚上19：00～21:00。

圖2 2018年FY-4A閃電數(shù)據(jù)逐小時分布圖

1.2 2018年FY-4A閃電空間分布特征

圖3 2018年FY-4A閃電探測分布圖

如圖3所示，“◆”表示強(qiáng)度event個數(shù)在300以上的閃電數(shù)據(jù)。濟(jì)南東南部、淄博北部、泰安東北部、濰坊西部和東南部為閃電易發(fā)區(qū)，其中泰山地區(qū)與閃電易發(fā)區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

2 2018年6月25日強(qiáng)降水天氣閃電特征分析

受副熱帶高壓加強(qiáng)北上、高空槽和低空急流共同影響，2018年6月25日至26日山東出現(xiàn)了大范圍暴雨天氣過程，同時伴有短時強(qiáng)降水和雷暴大風(fēng)。利用靜止衛(wèi)星閃電FY-4A探測資料結(jié)合ADTD地基觀測資料對暴雨天氣過程中的閃電分布及變化情況進(jìn)行分析。

圖4 2018.6.25天氣過程ADTD 與FY-4A閃電數(shù)據(jù)空間分布特征分析

從圖4的6月25日7:00～6月26日7:00的ADTD 與FY-4A閃電數(shù)據(jù)空間分布可以看出，經(jīng)過初步對比， FY-4A 閃電探測和定位與地基觀測很好地吻合，兩者有較好的一致性，“+”“–”分別代表ADTD正負(fù)閃，“◆”表示FY-4A閃電數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

利用風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星A星（FY-4A）搭載的閃電成像儀（LMI）閃電數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測2018年6月25日強(qiáng)降水過程，結(jié)合山東省閃電定位系統(tǒng)（ADTD）觀測資料研究魯中地區(qū)閃電分布特征，提高閃電數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，增強(qiáng)對流系統(tǒng)強(qiáng)度識別，為對流天氣和雷電災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報提供一定的理論依據(jù)，為雷電風(fēng)險區(qū)劃、雷擊事故鑒定、雷電預(yù)警預(yù)報和雷電特征分析等方面提供更加全面的數(shù)據(jù)支撐。