2014年7、8、9三个月全国闪电时空分布规律探究

论文总字数：14315字

目 录

1.引言 1

2.研究现状 1

3.研究目标、研究内容与研究方案 3

3.1 研究目标 3

3.2 研究内容 3

3.3 研究方案 3

4.数据概况与预处理 4

5.闪电时空规律分析 5

5.1 闪电活动概况 6

5.2 闪电时间分布特征 6

5.2.1 闪电数量每日内时段变化规律 6

5.2.2 各月份不同强度的闪电数量变化规律 7

5.3 闪电空间分布特征 11

5.3.1 闪电落区密度分布规律 11

5.3.2 不同闪电强度区域分布规律 14

6.结论与讨论 14

参考文献 15

致谢 17

2014年全国7、8、9月闪电时空分布规律探究

李 波

, China

Abstract: According to the national lightning statistical data of July, August, September in 2014, I analyses the space-time distribution regularity of the national lightning events, and stage of development and trends of three months. The results show that the thunder has three parts: the southeast area, southwest area and north area .The number of lightning reduces month by month , appearing a decreasing trend .The north area of lightning decline is more obvious. The center of high incidence zone of lightning in the north area appeared in Shanxi in July, moved to the border of Shaanxi Province, Inner Mongolia Province, Shanxi province in August in the west and moved to the northeast of Hebei Province and Liaoning Province in the east. But the center of high incidence zone of lightning went back to Shanxi province in September. In the southwest area the center of high incidence zone of lightning appeared in Yunnan province and Sichuan province the first time, in August to the east, arrived in Sichuan province, Chongqing province, Guizhou province, Yunnan province, and Guangxi province at the junction, and by September returned to Sichuan province and Yunnan province. The center of high incidence zone of lightning can be divided into three lines in the southeast in July: Jiangxi province and Zhejiang province; Hunan province, Jiangxi province and Fujian province; Guangxi province and Guangdong province; the center look like a ball, in the Zhejiang province and Fujian province; In September the center went back the location of July. Generally, the maximum number of lighting days was found in July and August ( lightning occurs almost every day), and lightning occurs most frequently in July; In August lightning distribution become wider; In September Lightning number was fewer and smaller. Most of the lightning Limited to the southeast and southwest regions. Most lightning occurred in the afternoon until late at night (from 12:00 to 24:00). The peak was between 15 clock and 17 clock. Lightning in July was the longest and largest. Compared with July and August, lightning in September was the shortest time and lower in numbers.

Key words: lightning; temporal-spatial distribution; intensity; density

2. 引言

闪电是一种常见的在强对流天气系统中发生的天气现象。发生在自然界中的闪电现象具有超强的随机性卜、瞬时性和危险性等特点。发生闪电是由于高空或地面某处的电场击穿了大气。只有当雷暴云中部分区域积累了充足的电荷（无论是正电荷还是负电荷）的时候才会发生这种情况。一次闪电其峰值的闪电强度可以到达十几万安培，对人类以及物体(特别是电子设备)有着极大的威胁。 当闪电构成人员死亡及严重经济损失的时候就被称为闪电灾害。剧烈的冲击波、卜超强的电磁辐射、巨大的闪电流强度和极高的温度都使闪电能再霎时造成宏大的毁坏^[1,2]。随着全球的气候变暖、城市现代化过程的加快、通通、电力、航天、计算机等新技术的发展、大批量的电子设施的普遍应用，在个体财富的安全、公共服务的相关设施、物质文化遗产等方面闪电的危害也越来越大，特别是电子信息系统频遭雷击，经常招致人员的受伤或死亡，破坏建筑物、通讯设备、电力设施等，从而威胁人类正常生活，严重时危及人民财富安全。据目前的不完全统计，每一年因雷击就有千上万的人员伤亡，几十亿万的财富损失．随着不断发展的社会经济和不断提高的现代化程度，特别是信息技术的发展，闪电灾祸的危害水平和形成的经济损失以及社会影响越来越大^[3]。联合国相关部门将闪电灾祸列入“最严重的十种自然灾害之一”，中国电工会将其称为“电子时代的一大公害”^[4]。由于处于温带和亚热带地区，造就了我国夏季的闪电活动非常频繁。在温带气候中，最大闪电活动时间发生在仲夏，冬季只是偶尔有闪电活动。在盛夏时节，伴随着积雨云和阵性降水的发生发展，闪电强度和密度将达到一定程度后形成闪电，产生闪电灾害事故，人民生命财富安全受到极大威胁。

1. 研究现状

在国内关于闪电的时空分布规律的研究和研讨，主要集中在闪电的日变化，月季变化，年际变化，雷暴日，雷暴的特征，地闪的特征，闪电密度，极性等特征的分析。大量的研究在闪电日变化的形式的或者是对闪电特征的比较，如冯桂力^[5]等从日变化、强度、密度、极性等方面探讨了山东地域范围的闪电时空分布特点，得出了在云地闪电中正闪占极少数，闪电有着显著的日变化，从总体山看是呈双峰双谷的模式的结论。周方媛等^[6]、蒋慧敏等^[7]使用 2006-2007 年通过探测网获取的安徽地域的闪电资料，对安徽地区的闪电活动的月变化、1日变化及闪电强度、闪电密度的空间分布特征进行了统计分析，并探讨了该地区闪电时空活动规律。何晖^[8]通过 XDD03A 闪电探测系 统获取的 2000-2003 年北京云-地闪，对北京闪电的日变化、月变化、闪电的强度、闪电的密度和极性等 方 面进行了分析研究 ;刘方兴^[9]等运用1998-2000年山东地区的闪电定位资料研究了山东地区的闪电时空分布规律。李照荣^[10]1等使用2000-2002年兰州地区的闪电定位，分析了兰州及其周边地区的地闪的日数变化、强度谱分布并计算了累计百分数、月际变化、闪电密度、极性等特征，而且还与山东地区的分布进行了互相比较。郑栋、郄秀书等^[11-12]究了北京及周边地区和青藏高原的闪电活动特征，青藏高原地区的闪电活动主要发生在6-8月，并在6 月下旬-7月中旬最为活跃。冯民学等^[13]利用气象和电力部门的雷暴日数和地闪数据，研究了江苏省内的闪电时空分布特征，指出丘陵地区和陆上的水体附近都是江苏省闪电的多发区。李洪峰等^[14]通过剖析浙江省内雷暴高密度区域的地特征得出地形过渡带是闪电的高发区的结论。1王学良等^[15]利用湖北地区闪电定位仪所测得的地闪资料，认为山区与丘陵、平原交接地带是地闪高密度区。易燕明^[16]等利用闪电定位资料和资料，对广州市闪电密度分布规律进行了剖析，得出广州市每年闪电要出现在4-9月，闪电密度空间分布具有明显的区域性特征，广东省每年的雷暴日和闪电日都有呈现缩小的趋向。王学良等^[17]采纳了湖北省 ADTD 闪电监测系统的 13 个探测子站1(雷击探测仪)获取的 2006年3月-2009年2月云-地闪电材料 , 对闪电的强度、极性分布、月变、日变化、累计概率分布、闪电密度等进行统计分析, 认为闪电分布规律与地形和土壤的电阻率有关。刘岩等^[18]从闪电的空间分布规律、1日变化、月变化、强度等方面分析了12007年浙江地区的梅雨期的闪 电时空分布特征，发现 2007 年浙江地区梅雨降水与正地闪之间具备较好的相关性｡冯桂力 等^[19]使用1998-2000 年山东地区雷电 探测 网获 取 的 云-地 闪电监测材料，探讨了山东地区闪电时空分布规律，得出了闪电分布与地形和下垫面性质有关联的结论。蔡晓云等^[20]剖析了在北京地区的闪电对流云的特征，指出可根据闪电轨迹推断对流天气中小尺度系统活动。王海涛等^[21]通过对浙江省地闪密度图的绘制及分析，得出了地闪密度空间分布与地形季风相关性较强的结论。潘娅英等^[22]利用浙江省气象部门的闪电定位系统获取的地闪数据分析了浙江省地闪活动特征。童杭伟等^[23]利用地闪数据对浙江省闪电活动的时空分布及其与地形和气候的关系进行了剖析。丁旻等^[24]利用最小二乘法，认为贵州闪电活动和雷暴灾害具有较高的相关性。李玉塔 ^[25]等运用江西省2004-2007年监测材料剖析了江西地区1闪电的分布特征。吴传奇等^[26]用湖南省 2002-2008年闪电定位系统(LLS)资料，经过统计各时段和各区域内地闪的次数和闪电流的幅值，找出了湖南省闪电活动时空分布特征。杜克磊等^[27]通过DF 站点取得的闪电资料，剖析了河南省地闪气候特征。在大尺度、大范围内，胡先锋^[28]用1998-2004卜年全国闪电灾害资料对中国闪电灾害时空分布特征进行了分析卜。张腾飞^[29]深刻研究了低纬高原的闪电特征。马明^[30]利用1997 -2006年全国闪电灾害资料对中国闪电灾害时空分布特征进行了分析。

在国外很多学者与专家也对局部地区的闪电都有研究。国外对于闪电的研究时间比较长，奥维尔和卜哈菲克斯分析了美国 1995-1997 年 的云地闪电材料，得到了闪电总数、卜正闪电的百分和地闪密度的地理分布特征。麦克格尔曼和希达雅特等分别对美国本土、印度尼西亚的落雷密度、闪电的日变化等特征进行了分析，发现在落雷密度和地形之间非常好的相关性。斯考特通过研究发现了佛罗里达州的闪电的季节性、区域性还有随风暴尺度变化而变化的独特特点；加布里埃莱探索了美国16年的云地闪电活动特征，发现极端闪电活动大部分集中在卜美国中部和阿帕拉契山脉西部地区，主要在夏季发生闪电，并且在最近几年呈现向上增的趋向，这可能与自然或人为惹起的气象变化有关。谢尔丹探究了美国的中南部广大地区4-9月的地闪和地面降水之间的关系，结果发现不同的区域两者的相关系数有着差异。麦克格尔曼总结了不同雷暴过程中地闪的特征，指出在某些产生冰雹、龙卷风等灾害性天气的雷暴中经常产生许多的正地闪，卜且正地闪峰值出现在冰雹或龙卷风发生前几分钟。里普^[31]利用线性逐步回归和模式输出统计法分析闪电资料，研究美国阿拉斯加地区雷暴的形成原因及特征。如：拉威^[32]等人研究了印度德里地区的雷暴并建立了雷暴预报方法。福尔克纳^[33]找出了纽约州的平均雷暴日的气候特点卜，发现强雷暴卜发生频率最大的地方是在纽约州人口密度最大的地区卜。伊斯特林^[34]讨论了1948-1977年美国中部雷暴活动的时空特征，发现雷暴较多的地域为气旋和锋面活动频繁的地域，卜雷暴较少的地域是反气旋活动的地域。随着对闪电的时空分布规律的研究越来越多，对闪电的时空分布规律的了解也会越来越深入。

1. 研究目标、研究内容与研究方案

3.1研究目标

本文根据2014年7、8、9月份的闪电数据，对其进行密度、频次、日变化特征等时间和空间上的分析，以期找出闪电的落区分布密度，时间分布特征和空间分布特征，然后以专题图或者数据图表的形式显示分析结果，展示出全国这三个月份闪电的时空分布规律。

3.2研究内容

主要研究内容包括：

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