南海低压槽影响下的海南岛地闪活动特征

　　摘要：采用2010～2018年海南岛天气分型资料和闪电定位数据，统计分析在南海低压槽影响下海南岛地闪发生概率和地闪频次的时空分布特征.结果显示：4～10月南海低压槽是影响海南岛天数最多的天气分型，产生的地闪频次仅于华南沿海槽，列第二位;南海低压槽影响的月份主要为5～10月份，地闪频次以8月最多，5和10月较少;海南岛地闪发生概率和地闪频次时段分布曲线均呈单峰特征，高值区分布在12：00～21：00时段和15：00～18：00时段为高峰期，在12：00～21：00时段过程中后2d的地闪发生概率要比过程中前2d的稍高，但地闪频次要明显低于过程中前2d;海南岛地闪发生概率月分布曲线呈单峰特征，8月份地闪发生概率最高，5和10月相对较低;海南岛21：00～12：00时段地闪发生概率高值区主要分布在东南沿海并随时间逐渐向西北扩展，概率值在5%以下，12：00～21：00时段地闪发生概率高值中心主要分布在昌江、白沙、儋州等海南岛西部市县，15：00～18：00时段概率中心值达40%.

　　关键词：南海低压槽;地闪;特征

　　海南岛地处热带北缘，既受热带系统影响，又常受冷空气侵袭.夏季高温、高湿，局地强对流天气经常发生，海南岛是我国雷电活动最频繁的地区之一[1]，年均雷暴日数多数市县在100d以上，雷暴是海南岛造成人员伤亡和经济损失仅次于热带气旋的气象灾害[2-3]，对雷电有效监测、预警对人民生命财产安全有重要意义.目前主要的雷电预警方法是基于雷达、闪电定位、大气电场仪等多源数据融合的推演分析[4-6]，其缺陷就是预警时效短，在30min内有较高的预警准确率，超出30min准确率迅速降低.

　　因此目前雷电预警产品很难满足多方要求.利用天气分型预报短期天气是二十世纪中期最普遍使用的预报方法，天气分型是根据多年的天气个例积累总结出的天气规律，长期的预报实践证明，其预报方法是可行、有效的[7-10].不同的天气分型具有不同的辐合、热力、背景风和水汽等条件，不同的天气分型影响意味着将出现不同的天气现象和天气分布.

　　因此，利用各天气分型影响下的雷电活动规律作为雷电预警的气候因子，可以根据各天气分型的雷电活动特征提前作出雷电概率预报，这不失为一种延长雷电预警时效的好方法[11-15].南海低压槽是夏秋季影响海南的主要天气系统之一，也是影响海南岛雷电活动的主要天气系统[16]，南海低压槽具有很强的辐合条件和偏东背景风，水汽输送条件好，容易激发强对流天气，研究南海低槽影响下海南岛雷电活动特征对准确预报海南岛雷电活动有积极的意义.

　　1资料和处理

　　1.1资料

　　1.1.1天气分型资料

　　天气分型资料源自海南省气象台每日对外发布的天气形势分析.海南的天气分型定义东西向的南海季风槽控制南海中部或北部(有时低压中心及槽线或辐合线在15°~20°N)为南海低压槽天气.南海低压槽控制海南时，越南至北部湾可能有低压槽或低压，海南岛高空吹东北、东或东南风，典型的吹东南风;若辐合线横穿过海南岛时，南部吹偏西风，在南海低压槽影响下，大多数时候会造成海南岛产生降水过程，且强度比较强，是海南岛的多雨天气型[17].

　　1.1.2闪电数据

　　闪电数据来自海南省ADTD闪电定位系统.海南省ADTD(AdvancedDigitalThunderDecting)闪电定位系统是VLF二维闪电探测系统，由北京华云东方探测技术有限公司研制.ADTD闪电定位系统要求由2个以上测站及一个数据处理站组成，系统探测距离300km，定位精度500m.海南省ADTD闪电定位系统始建于2007年，在海南岛上设有5个测站，分别为海口(E110.24°，N20.00°)、三亚(E109.54°，N18.22°)、东方(E109.83°，N19.04°)、琼海(E110.46°，N19.24°)、琼中(E108.63°，N19.09°)，5个测站在海南岛大体呈东、西、南、北、中分布，观测点的间距均在200km以内.石湘波[17]认为探测点的布局与距离将影响到探测效率，一般来说，站点围线以内的高于站点围线以外的，相邻站点距离近的高于距离远的.潘言敏[18]认为站点间距在150~200km之间探测效率可达90%.

　　海南省ADTD闪电定位系统采用二站振幅、二站混合、三站混合、四站算法等4种定位方式，就与雷达回波配合来看，采用三站混合、四站算法定位的闪电与雷达回波配合较好，二站振幅、二站混合的误测率较高、定位误差也较大.ADTD闪电定位系统的一条数据记录对应一次回击，从现存定位数据来看，三站混合、四站算法的记录约占40%，二站振幅、二站混合的记录约占60%.本次研究为保证定位精度只保留三站混合和四位算法定位的闪电数据.2012年的闪电数据由于部分月份数据缺失未列入统计范围，本次研究实际只采用8年闪电数据.

　　1.2数据处理闪电数据在统计之前做必要的质控处理，首先剔除数据中的继后回击，然后采用30dBZ雷达回波对误测数据进行甄别筛选.以下统计和地闪发生概率计算都将涉及到地闪日的概念，此处地闪日的概念定义为：当天只要有一个及以上的地闪落在某一特定区域内，则称当天为这一特定区域的一个地闪日.

　　2结果与分析

　　2.1系统影响天数和地闪数据

　　St1为南海低压槽，St2为华南沿海槽，Swt为西南低压槽，Yt为越南低压槽，Dd为热带气旋，Wf为冷空气偏西下，Ef为冷空气偏东下，G2为变暖高压脊，G1为副热带高压.从中可以看出，2010～2018年4～10月南海低压槽年均影响海南岛天数最高，达46d/y，年均地闪频次13597次/y，仅次于华南沿海槽.

　　南海低压槽影响海南岛的月份主要在5～10月，8年影响天数共369d，共有83个影响过程，平均过程时间为4.4d.在南海低压槽影响下，8年海南岛出现地闪日共329d、地闪小时共2733h、地闪次数共108781次，地闪次数以8月最多，5月、10月较少.

　　2.2时间分布特征

　　2.2.1时段分布

　　由各时段的地闪日除以系统影响天数，由各时段地闪发生次数除以地闪发生天数，可得到各时段的地闪频次.南海低压槽影响的平均过程时间为4.4d，将影响过程分为过程中前2d和过程中后2d，对比分析过程前期与过程后期的地闪发生概率和地闪频次.在地闪沉寂期，各时段的地闪发生概率主要分布在海南岛的万宁、陵水、三亚等东南沿海，并随时间逐渐向西、向北内陆扩展，概率中心在南部海面.

　　从等值线空间变化来看，在地闪沉寂期，雷电活动范围较小，地闪发生概率低.分析原因：在南海低压槽影响下，海南岛吹东南背景风，水汽充足，夜间有陆风从陆地吹向海面，在东南沿海与背景风相向辐合，给水汽上升提供了动力，但夜间热力条件差，雷暴较弱，地闪发生的概率较低.太阳出来后陆风消失、海风逐渐增大，在海南岛东部海风与背景风叠加，风力加强，水汽受陆地高山阻挡抬升，雷电活动范围逐渐向内陆扩展[26-27].从06：00～12：00时段地闪发生概率比00：00～06：00时段较小，说明夜间陆风与背景风的辐合作用对雷电的影响要比白天地形的抬升作用要大.

　　在地闪的活跃期，12：00～18：00时段在海南岛的中西部内陆出现一个大的、稳定的概率高值闭合中心，原因分析：1)该区域为海南岛午后气温的高值中心;2)该区域高山起伏、地形复杂，由于地表受热不均容易产生不稳定能量激发对流天气;3)该区域是东南向背景风与西向海风的汇合点，热力因素和动力因素的双重作用使该区域成为地闪发生概率的高值中心[28].另外，12：00～18：00时段在琼中县鹦歌岭东侧出现一个小的、稳定的概率高值闭合中心，东北-西南走向的鹦歌岭地形对东南向背景风及海风起到了阻挡抬升作用，导致此处常有雷电活动.

　　自然灾害论文投稿刊物：《自然灾害学报》旨在展示我国灾害科学的研究成果，促进自然科学与社会科学在灾害科学方面的结合。刊登各种自然灾害和社会科学在灾害科学方面的结合。刊登各种自然灾害和发生机理、灾害与人类社会的关系及其影响、防灾减灾系统工程等方面的研究论文。读者对象为灾害学研究工作者、防灾减灾专业技术人员及相关专业大专院校师生。获奖情况：中国自然科学核心期刊;中国科技论文统计源期刊。

　　3小结

　　利用2010～2018年海南岛闪电定位数据和南海低压槽天气分型资料，分析在南海低压槽影响下海南岛地闪的时空分布特征，得到以下结论：1)4～10月南海低压槽是影响海南岛天数最多的天气分型，产生的地闪频次仅次于华南沿海槽，位于第二位;2)南海低压槽影响海南岛的月份一般为5～10月，地闪频次以8月最多，而5和10月较少;3)海南岛地闪发生概率、地闪频次的时段分布曲线均呈单峰特征，地闪发生概率、地闪频次高值区分布在12：00～21：00时段和15：00～18：00时段为地闪发生概率和地闪频次高峰期;4)12：00～21：00时段过程中后2d的地闪发生概率要比过程中前2d的稍高，但地闪频次要明显低于过程中前2d;5)海南岛地闪发生概率月分布曲线呈单峰特征，地闪发生概率高峰期在8月，而5和10月相对较低，特别是12：00～21：00时段地闪发生概率要明显低于其他月份;6)海南岛21：00～12：00时段地闪发生概率高值区主要分布在东南沿海并逐渐向西北扩展，概率值在5%以下;12：00～21：00时段地闪发生概率高值中心主要分布在昌江、白沙、儋州等海南岛西部市县，15：00～18：00时段概率中心值达40%.

　　参考文献：

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　　作者：李敏1，2，劳小青2，高燚2，韦传波3，李雨珊4