衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的時(shí)空分布特征

衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的時(shí)空分布特征4.1 衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的密度空間分布圖4.1 山東省閃電活動(dòng)的空間密度分布圖 4.1 是0.50.5的網(wǎng)格點(diǎn)得到的山東省閃電密度空間分布圖。根據(jù)圖中閃電活動(dòng)空間分布的特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)從膠東半島到山東內(nèi)陸，閃電活動(dòng)的發(fā)生頻率是呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。從圖中可以看出，在山東煙臺(tái)及威海附近的閃電密度最小，約為0.02-0.04；在嶗山、青島和膠州灣附近和煙臺(tái)的閃電密度差不多，大約為0.02-0.04。在濰坊、泰安這些山東省中部地區(qū)閃電的密度較為大，其中在玉皇頂附近大約為0.07-0.09；在菏澤地區(qū)的閃電密度達(dá)到最高，約為0.1-0.12。袁鐵等曾分析了圖中我國(guó)閃電活動(dòng)空間分布的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的閃電活動(dòng)可分為4條大致與海岸平行的帶狀區(qū)域:近海區(qū)域、中部區(qū)域、西部區(qū)域和西部邊境區(qū)域等。所謂近海地區(qū)就是指地處我國(guó)第三級(jí)階梯的省份及中國(guó)南方沿海省份，近海地區(qū)是我國(guó)受亞洲強(qiáng)勁的夏季風(fēng)影響最強(qiáng)的地方，從海上吹過來的強(qiáng)勁夏季風(fēng)不僅給這些地方帶來了豐沛的降水，同時(shí)也給這些地區(qū)帶來了大量的閃電活動(dòng)。山東省雖然地處我國(guó)近海區(qū)域，但其閃電密度的大小與其他省份的近海區(qū)域值存在較大的差異。主要是因?yàn)樯綎|省相對(duì)于其他沿海省份緯度值較高，亞洲夏季季風(fēng)對(duì)于山東省的影響比較小，特別是強(qiáng)勁的夏季風(fēng)對(duì)于山東省的影響相對(duì)于海南、廣東等地要小很多，因此山東省閃電的密度和強(qiáng)度相比較南方而言就比較小。從圖中我們看到山東地區(qū)閃電密度分布與地形的聯(lián)系較大，一般在山區(qū)與平原交接地，閃電的密度明顯的高于其他地區(qū)，山東省兩個(gè)閃電高密度區(qū)基本上都發(fā)生在山區(qū)與平原的交接地。很明顯的就是閃電高密度區(qū)菏澤和泰安處于與華北平原結(jié)界處。4.2 衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的多年平均分布圖4.2 山東省閃電多年平均分布圖 4.2是山東省閃電多年平均分布圖。由圖2可見，山東半島和華北平原一帶的閃電日數(shù)較少，山東地區(qū)北部的東營(yíng)和濱州，山東中部山區(qū)和山東南部沂蒙山區(qū)以及微山湖附近閃電日數(shù)較多;閃電日數(shù)最大值主要集中在萊蕪和菏澤，能夠達(dá)到700左右，最小值出現(xiàn)在山東半島及其以東地區(qū)，其最低能夠達(dá)到50左右。從圖中我們可以看到山東省閃電的活動(dòng)分布圖呈現(xiàn)出四條線的趨勢(shì)：第一條是山東半島一線的沿海低值區(qū)；第二條是魯中地區(qū)的高值區(qū)；第三條是山東西部（華北平原）的低值區(qū)；第四條是菏澤地區(qū)的高值區(qū)。從這四條趨勢(shì)線中可以看到，山區(qū)和河流對(duì)于閃電的發(fā)生有著較大的影響，特別是魯中高值區(qū)處在泰山山區(qū)、東平湖和南四湖附近，這些地區(qū)都是強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的源地，山地、河流和湖泊能夠?yàn)閺?qiáng)對(duì)流的發(fā)生發(fā)展提供更加豐富的水汽和更加強(qiáng)烈的局地輻合，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)生發(fā)展，從而為閃電的發(fā)生提供充足的水汽和更好的發(fā)生條件。在煙臺(tái)與濰坊附近存在的明顯閃電高值中心，其形成很可能是因?yàn)橛兄ｏL(fēng)鋒的存在。在山東半島地區(qū)能夠形成海風(fēng)鋒是因?yàn)樵谏綎|東部的丘陵區(qū)相對(duì)平緩，有利于海風(fēng)向內(nèi)陸推進(jìn)，所以海陸熱力性質(zhì)不同的情況下晚上大陸地區(qū)降溫快而海水表面溫度降溫慢，白天大陸溫度增溫較快而海面的表面溫度增溫慢，從而使得海陸熱力差異越來越大，當(dāng)有海風(fēng)從海面吹向內(nèi)陸時(shí)，就會(huì)在半島地區(qū)形成海風(fēng)鋒。當(dāng)形成的海風(fēng)鋒與特定的大氣層結(jié)條件相結(jié)合時(shí)，海風(fēng)鋒鋒面附近的溫度梯度超過某一臨界值，就可能觸發(fā)出強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生，從而形成閃電。4.3 衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的正閃、負(fù)閃和總閃的空間分布圖4.3 山東省正閃空間分布圖圖4.4 山東省負(fù)閃空間分布圖圖4.5 山東省總閃空間分布圖 從三幅圖的對(duì)比之中可以看到負(fù)閃的空間分布和總閃的空間分布基本相似，與正閃的空間分布有著較大的區(qū)別，但是三者在菏澤地區(qū)的分布都相差不大，說明在菏澤地區(qū)發(fā)生正閃的條件相對(duì)于其它地區(qū)的更好。從圖中可以看到負(fù)閃發(fā)生的空間分布比較符合山東閃電發(fā)生的多年平均分布圖的四條線，但是正閃相對(duì)于就是較為分散，其相對(duì)高值區(qū)在菏澤和泰山附近。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因和正閃的發(fā)生條件有著密切的聯(lián)系，首先發(fā)生正閃時(shí)需要雷暴云積累較高的能量才能放電，但是大多數(shù)情況是雷暴云在沒有達(dá)到能量臨界值時(shí)就已經(jīng)放電，從而缺乏提供正閃發(fā)生時(shí)的能量值；第二，正閃發(fā)生的隨著海撥的升高發(fā)生的頻率提高，但是山東省處于我國(guó)第三階梯，其海撥相對(duì)較低，故正閃的發(fā)生頻率較小。從三幅圖對(duì)比之中可以看到在山東半島地區(qū)，正閃、負(fù)閃和總閃的分布都是處于一個(gè)較低的層次，這與前面介紹的雖然山東半島在沿海地區(qū)，但是所受到的夏季風(fēng)影響較小有著一定的聯(lián)系，還有一個(gè)就是與海風(fēng)鋒有關(guān)，海風(fēng)鋒所形成的影響造成了山東內(nèi)陸地區(qū)的閃電活動(dòng)增加，減少了沿海地區(qū)的閃電活動(dòng)。4.4 衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的正閃、負(fù)閃和總閃的日變化圖4.6 山東省正閃、負(fù)閃和總閃日變化圖從圖4.6可以看出，閃電的發(fā)生也存在明顯的日變化，總體呈雙峰雙谷形式，04:00和18:00為兩個(gè)峰值，兩個(gè)谷值分別出現(xiàn)在12：00和00:00?？傞W電次數(shù)在16:0021:00之間為一高值區(qū)，最大值大約是0.7；另一個(gè)高值區(qū)在02:00-05:00，次大值大約為0.65；第一個(gè)低值區(qū)是10:00-13:00，最小值為大約為0.3；第二個(gè)低值區(qū)是23:00-01:00，次小值大約為0.52。正、負(fù)閃電的時(shí)間分布情況完全和總閃電同步。雖然正、負(fù)閃電的變化規(guī)律和總閃電的變化規(guī)律基本相同，但是正閃和負(fù)閃的日變化規(guī)律不完全相同，從圖我們看到傍晚前后正閃次數(shù)的減少較負(fù)閃緩慢，其原因是正閃電主要出現(xiàn)在對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展到成熟階段以后，此時(shí)上升氣流區(qū)減小，云體尺度較大，負(fù)閃次數(shù)迅速下降，正閃出現(xiàn)的比例明顯增大。從出現(xiàn)時(shí)間上看，正閃比負(fù)閃也有落后現(xiàn)象。從圖中峰值所反應(yīng)出來的變化趨勢(shì)可以得到，在02:00-05:00和16:0021:00這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，山東地區(qū)發(fā)生對(duì)流性雷電天氣呈明顯的上升趨勢(shì)；在00:00-13:00和23:00-01:00這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，山東地區(qū)發(fā)生對(duì)流性雷電天氣有著下降的趨勢(shì)。綜上所述，山東省的防范雷電災(zāi)害應(yīng)該在重點(diǎn)放在兩個(gè)峰值時(shí)間段內(nèi)，增加這段時(shí)間內(nèi)的雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)。仔細(xì)觀察日變化圖可以發(fā)現(xiàn)負(fù)閃和總閃的變化趨勢(shì)和峰值基本相同，因此有的時(shí)候基本可以用負(fù)閃的趨勢(shì)圖代替總閃的趨勢(shì)圖。4.5 衛(wèi)星觀測(cè)到的山東閃電的正閃、負(fù)閃和總閃的月變化圖3.6 山東省正閃、負(fù)閃和總閃月日變化圖從圖3.6可以很明顯的看到山東省負(fù)閃和總閃在1-8月很明顯的呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在8月出現(xiàn)峰值，負(fù)閃峰值大約是3.1，總閃峰值大約為3.2，從8月之后兩者出現(xiàn)急劇的下降，在12月達(dá)到谷底，但是正閃在7月達(dá)到峰值，其峰值大約為1.5，7月之后開始呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但是其變化趨勢(shì)相對(duì)于負(fù)閃和總閃較小。在1、12月閃電幾乎不發(fā)生，因?yàn)樵谶@兩個(gè)月大陸溫度高于海面溫度，沒有從海上過來的水汽，另外在這兩個(gè)月山東處于冬季，日平均溫度降低，沒有充足的水汽，不能夠產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，達(dá)不到發(fā)生閃電的條件。從圖中我們可以看到，當(dāng)閃電較高時(shí)，負(fù)閃發(fā)生的概率明顯高于正閃，特別是在夏季的時(shí)候，閃電高發(fā)期主要以負(fù)閃為主，而在閃電較少的時(shí)期，正閃發(fā)生概率卻較高，可能原因應(yīng)該是前面提到的正閃需要雷暴云中的能量達(dá)到很高時(shí)才發(fā)生，但是在夏季的時(shí)候雷暴云的時(shí)候雷電云的放電率較高，雷暴云所積累的能量并沒有達(dá)到能夠出現(xiàn)正閃的高度時(shí)閃電就發(fā)生了，所以主要是強(qiáng)度不強(qiáng)的負(fù)閃。從變化趨勢(shì)可以得到，山東省夏季的閃電活動(dòng)基本決定了全年閃電活動(dòng)的空間分布形態(tài)。這主要是因?yàn)樯綎|省地處亞洲季風(fēng)區(qū)，強(qiáng)勁的夏季風(fēng)從海上帶來了充沛的降水，強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)基本都發(fā)生在夏季，從而使山東夏季的閃電占全年總閃電的大部分比率，其對(duì)山東省閃電活動(dòng)的空間分布其主要作用。 另外從月變化圖也可以看出負(fù)閃和總閃的變化趨勢(shì)基本相同，進(jìn)一步驗(yàn)證了在某些時(shí)間可以用負(fù)閃來描述閃電的變化規(guī)律。結(jié)論 從2007-2013年山東省云地閃資料可以得到如下結(jié)論： （1）負(fù)閃的變化趨勢(shì)和總閃的變化趨勢(shì)基本相同，可以在某些情況下用負(fù)閃的數(shù)據(jù)來代替總閃的數(shù)據(jù)。 （2）閃電地區(qū)閃電頻次的日變化呈現(xiàn)明顯的雙峰雙谷型。在一天當(dāng)中，兩個(gè)峰值出現(xiàn)在02:00-05:00和16:0021:00，兩個(gè)谷值出現(xiàn)在00:00-13:00和23:00-01: