南京地区闪电活动时间特征分析

曲骅倩 盛艳姣 冯冬蕾 朱津辉 赵雷 王俊超 米雷

摘要    利用江苏省ADTD闪电定位系统2008年1月至2010年12月期间的闪电观测数据，对闪电的基本特性、日变化、月变化以及季变化等方面进行了分析。结果表明，南京地区闪电月变化也略不均匀，但整体呈单峰型，主峰值在7月;正地闪比例与闪电活动分布具有负相关特征;闪电日变化明显，呈双峰型分布。

关键词    雷电灾害;相关性;时间特征;江苏南京

中图分类号    P427.3        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）22-0129-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

闪电产生于强对流天气中，是伴随着声、光、电等多种物理现象的一种气象现象。闪电除了在时间分布上具有瞬时性和季节性的特点外，在空间分布上又有广泛性、分散性等特点[1]，同时还具有电磁辐射强、电流幅值大、瞬时电压高等特点。近年来，国内外学者通过闪电监测系统所获得的大量数据，颇有参考价值。Orville等[2]对1995—1997年美国云地闪数据资料进行了分析，得到了地闪密度分布特征、正闪比例。Shindo和Yokoyama[3]对日本闪电定位数据（1992—1995年）进行了分析，发现闪电频数的变化与季节变化有关，不过难以用模式来表达。本文利用2008—2010年南京地区闪电定位系统的闪电数据，结合南京地区的气候、地形地貌等因素，分析了南京地区闪电活动时间特征。

1    资料与方法

1.1    区域概况

南京在东经118°22′～119°14′和北纬31°14′～32°36′之间，位于我国东南部的长江下游中部沿岸的苏、皖两省交界处，东连长江三角洲，西靠皖赣山区，南倚宁镇丘陵，北接江淮平原。长江从南京穿城而过又向东流入镇江，秦淮河等在城中萦绕并汇入其中。全市面积6 597 km2，其中低山丘陵面积4 255 km2，江河面积752 km2，圩洲面积1 590 km2。

南京属北亚热带湿润季风气候，兼受西风环流、副热带和热带天气系统的控制，气候复杂，灾害性天气频次高。因此，分析南京市闪电时间活动规律，有助于指导南京市开展防雷减灾等工作。

1.2    资料来源

江苏地区闪电定位系统建于2005年，目前由9个闪电探测站点组成，主站位于南京，基本覆盖了江苏省13个地市的主要行政区域。使用ADTD闪电探测仪，采用时差测向混合闪电定位法对闪电进行定位，本文使用的闪电资料来自江苏省ADTD闪电定位系统2008年1月至2010年12月的闪电观测数据。

2    南京地区闪电活动时间特征

2.1    闪电活动月、季变化特征

本文根据江苏闪电定位系统统计数据，对每个月、季的闪电活动次数进行分析（图1）。由图1（a）可见，南京地区闪电频数的月变化呈单峰型，闪电活动月变化不均匀，季节性明显，这可能与各个时期太阳辐射及受不同的天气系统影响有关。总体来说，从2月开始，闪电缓慢增加，5月有所下降，6月又开始增多，7月猛增至峰值，8月略有回落，9月起闪电活动明显减少，10—11月闪电活动极少发生，12月至次年1月几乎无雷暴活动。

2009年和2010年由于华西低槽前西南暖湿气流和从华北地区南下的冷空气的共同影响，导致雷电活动较早，均在2月就出现了年雷暴初日。在春季，南京主要受北方冷气團控制，同时南方的暖气团开始逐渐加强，虽然势力还相对较弱，但在两者共同作用下，给闪电的产生提供了条件，但相对于夏季，春季的闪电活动还不够活跃，因而南京春季的雷暴活动仅次于夏季，且春季的闪电频数占全年的11%。

由图1（b）（c）可知，进入夏季，处于主汛期的南京，闪电活动占全年的84%，闪电频数达到峰值，6月、8月也都是雷暴多发月。出现7月闪电频数特别大的情形主要是受副热带高压脊或其边缘控制，同时在高温度、高湿度的上升气流作用下，云体发展高，形成和累积了大量的不稳定能量，所以闪电频次最多，闪电活动最为频繁。

秋季和冬季，地表增温不明显，同时水汽含量低，大气层结构相对稳定，极少有强对流天气出现，闪电活动较少，因而雷暴也较少，仅占全年的2%和3%[4]。

2.2    正地闪比例月变化特征

由南京地区2008—2010年闪电频次的月分布（图2）和闪电逐年的月概率分布（图3）来看，负闪频数远大于正闪频数。在春季，正闪比例较大，随着总闪频数的增加，正闪比例逐渐减小，自6月进入汛期以后，闪电活动基本以负地闪为主，正地闪发生频率较小，7月、8月正闪比例最低，9月以后，由于强对流活动减弱，闪电活动开始减少，随着汛期的结束，正地闪所占比例又开始呈逐渐增加趋势，秋季正闪比例最高。说明正闪比例在非汛期相对较高，而进入汛期以后，正闪发生概率较小，与闪电活动分布具有负相关的特征。

2.3    闪电活动日变化特征

由图4可知，雷暴的发生存在明显的日变化，正、负闪频数的日变化基本一致，闪电集中出现在12：00—21：00，有多个极值，在17：00和21：00达到最大值，在3：00左右达到最小值，且正閃明显比负闪少。从12：00开始，跳跃幅度更为明显，这是由于太阳辐射变强，使地面温度升高，导致大气静力的不稳定度加强，易形成强对流性天气，闪电活动更为频繁。至17：00强对流天气发展成熟，闪电活动也达到峰值，南京闪电的日变化与降水的“双峰”特征相似[5]。

3    结论

南京地区闪电活动月变化略不均匀，但整体呈单峰型。闪电活动基本集中在2—9月，7月最为活跃，占全年的57.87%，其他月份闪电活动极少。从闪电季节性分布来看，夏季闪电频数最多，约占全年总闪电活动的84%;春季次之，但远小于夏季，约占全年总闪电活动的11%;秋、冬季闪电活动较少，约占3%和2%。从正地闪比例来看，在非汛期相对较高，进入汛期以后，正地闪发生概率较小，正地闪比例与闪电活动分布具有负相关特征。闪电日变化明显，呈双峰型分布，主要发生在12：00—21：00，午后闪电活动最活跃。

4    参考文献

[1] 格央，德庆卓嘎.西藏雷暴日数变化特征与相关气象因子关系的分析[J].高原气象，2008，187（10）：51-52.

[2] 0RVILLE R E，HUFFINES G R.Cloud-to-ground lightning in the United States：NLDN results in the first decade，1989-98[J].Monthly Weather Review，2001，129（5）：1179-1193.

[3] SHINDO T，YOKOYAMA S.Lightning occurrence data observed with lightning location systems in Japan：1992-1995[J].IEEE Transactions on Power Delivery，1998，13（4）：1468-1474.

[4] 刘海，魏建苏，俞剑蔚，等.近57a江苏雷暴日时空分布气候特征[J].气象科学，2009，29（6）：8271-832

[5] YU R，ZHOU T，XIONG A，et al.Diurnal variations of summer precipitation over contiguous China[J].Geophys Res Lett，2007，34（1）：223-234.