闪电产生氮氧化物(LNOx)全球特征计算

利用(美国)国家航空和宇宙航行局(NASA)通过卫星上的光学瞬态探测器(OTD)观测到的闪电资料,从计算闪电能量入手,对闪电产生氮氧化物量(NOx)的时空分布进行了计算分析。结果表明,全球LNOx大部分集中在南北半球低纬地区,约占65％,南北基本对称,但中高纬地区南北不对称,北半球产N量远大于南半球,呈现很大的不对称性。全球有6大雷暴群,其中非洲中南部的雷暴群产N量比例最大,占全球总量的近四分之一;其次是北美和南美。中国LNOx量较大的区域主要集中在长江以南的地区,年平均LNOx量占全球的7．8％,青藏高原占中国地区的9．1％～12．2％,5年平均为10．2％。全球各季节的平均产N量分别为42．5kt(春)、67kt(夏)、51．4kt(秋)、37．4kt(冬),全年全球平均闪电产N量估计为200kt。     

2006-2007年湖北地区云地闪电时空分布特征分析

采用湖北不同地理位置的13个雷击探测仪组成的闪电监测定位系统获取的2006年3月至2008年2月的云地闪电资料,从闪电的极性分布、日变化、月变化、强度、闪电密度等方面研究了湖北地区云地闪电时空分布特征。结果表明：云地闪电中负闪电占闪电总数的96．3％,平均闪电强度32.33kA;正闪电占闪电总数的3．7％,平均闪电强度42．24kA;闪电频次的日变化呈明显的单峰单谷型,一日中,最大值出现在15-16时,最小值在09-10时;一年中,4-8月闪电次数占全年闪电总数的96．7％,其中7-8月闪电次数最多;正、负闪电的强度主要集中在10～45kA,80％以上闪电强度不大于45kA,100kA以下的闪电次数约占闪电总数的98．6％;闪电密度分布呈明显的地域性差异,鄂东南的嘉鱼、咸宁、黄石、鄂州一带为闪电高密度区,鄂西的远安、宜昌、枝江一带为闪电次高密度区,两个闪电高密度区基本上都发生在山区与丘陵、平原交接地带。     

江苏省区域闪电分布特征

利用2006-2010年江苏省气象部门闪电定位系统的观测资料,对南京、苏州、徐州、南通和连云港5个代表性地区闪电频数的季节、月、日变化和空间分布特征以及闪电强度分布区间进行对比研究,探讨了各地闪电分布差异和全省闪电活动特征。结果表明,5个地区四季负闪均多于正闪;闪电频数年变化显著,南京峰值出现在7月,其他地区出现在8月;闪电日变化特征明显,各地区峰值出现在14：00—17：00。全省闪电频数的空间分布不均衡,苏南大于苏北和苏中地区,南京、镇江、常州部分地区分布着多个闪电密集中心。大部分闪电强度集中在20～50kA,100kA及以上的闪电很少,各地区正闪强度均高于负闪。     

青藏高原闪电与NO_2的分析及中国内陆地区LNO_x产量的估算

为了进一步认识闪电活动与对流层氮氧化物的关系及更准确地估算中国地区闪电产生的氮氧化物(LNOx)总量,选取人口稀疏,工业生产水平较低的青藏高原地区作为研究区域,基于LIS(Lightning Imaging Sensor)和GOME-2(The Global Ozone Monitoring Experiment-2)卫星探测仪资料,分析了青藏高原中部区域2009年1月至2012年2月闪电与对流层NO2垂直浓度(VCD)月均值资料的时空分布特性和相关性。在此基础上,结合Beirle et al.(2004)的LNOx估算方法,估算了中国内陆地区的LNOx产量。结果表明:青藏高原地区对流层NO2与闪电与在年际趋势、空间分布及季节变化上保持很好的一致性,闪电密度与NO2VCD的线性拟合相关系数为0.84,这表明青藏高原地区NOx受人为源影响小,是研究LNOx的理想区域。基于拟合结果,估算得到中国内陆地区LNOx的年均产量为0.15(0.03~0.38)Tg(N)a-1。这一结论进一步缩小了以往研究中中国地区LNOx产量估算的不确定范围,有助于更清楚地认识闪电在中国气候变化中的重要作用。     

青藏铁路沿线区域闪电分布和闪电气候

用1998年1月1日～2003年12月31日TRMM卫星探测到的25～38°N,75～100°E闪电资料,对青藏高原地区年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布的气候特征进行了计算分析。结果表明:青藏铁路沿线区域年均日发生闪电数约7 600次,白天占到66.47%,夜间占到33.53%,昼夜比为2.0,明显高于中国其它区域昼夜闪电比1.2。日闪电频数的年变化是多峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的94.75%。5月上中旬和9月中下旬为次峰值,主峰值在夏季6～8月占到年总闪电70.23%,最高出现在7月占到年总闪电25.19%。10月到次年3月发生闪电很少,仅占年总闪电的5.25%,特别是11月到次年2月只占总闪电0.83%。青藏高原发生闪电的日变化以单峰值为主,年均达到346.75次/h左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的12.1%,19～21时每小时达到日闪电值的9%以上,21～22时为快速下降时段,午夜24～01时出现维持时段,每小时达到日闪电值的3%,凌晨4～5时有小起伏,每小时达到日闪电值的1%,上午8～11时达到日变化的最低谷,4 h仅占日出现闪电的1.3%,闪电峰值是低谷的100倍以上,说明青藏高原区域闪电高发时间主要在傍晚。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚,秋季主要在傍     

基于ADTD系统的闪电频次分布特征分析

闪电频次是反映雷电活动强弱特征的重要参数。在统计分析重庆市ADTD系统地闪监测资料的基础上,重点分析闪电频次的极性、幅值、雷电流波头陡度和时间分布特征,同时利用GIS软件获取地闪点的高程属性,初步分析了其空间分布特征。结果表明:闪电频次随极性、雷电流幅值和陡度不同而差异显著;闪电雷电流幅值和陡度的频次呈现对数正态分布;闪电频次的月际分布特征表现为正闪集中在4—7月,负闪集中在7—8月;日际分布特征表现为闪电频次主要集中在03:00—07:00和15:00—19:00;在高度空间分布上闪电发生频次最高地区为海拔300~500 m的区域,以后呈现随高度上升而呈递减趋势;在纬度分布中,高频区域分布在28.9~30.3 °N,次高频地区为30.7~31.5 °N之间;经度分布特征来看,呈现双峰双谷（两个峰值区分别为105.9~106.9 °E、108.1~109.1 °E）;高幅值区域正负闪频次比值高于低幅值区域;闪电频次较高地方集中在重庆市东北部、东南部和西部等地。在此基础上获得了重庆地区的雷电流幅值和陡度频次分布表达式,为雷电防护提供了重要的理论基础。      

安徽省马鞍山地区闪电时空分布特征

利用2006--2009年安徽省LD—II型闪电定位资料,对马鞍山地区闪电时空分布特征的分析表明,马鞍山地区以负闪为主,负闪占总闪电数的98％,平均闪电强度44．5kA。正负闪电发生的频次有明显的季节变化和日变化特征。闪电季节变化上呈单峰型,峰值出现在7月,集中发生在5—9月的雨季,占总闪电频次的97％;闪电日变化上呈双峰型,峰值出现在14：00和21：00。闪电强度冬季低、夏季高,多集中于20～30kA之间。平均地闪密度有两个明显的极大值中心,一个是穿越和县和含山中部的狭长带状区域,另一个集中在和县北部。平均闪电强度和平均地闪密度在空间上呈相反的分布形式。利用实测的地闪密度与雷暴日的关系得出了适用于马鞍山地区1市3县的地闪密度计算公式。     

北京地区闪电特征初探

对信息产业部第22所研制的XDD03A雷电探测系统获取的2000～2003年北京地区云-地闪电资料进行了闪电的日变化、月变化、闪电的强度、闪电密度、极性等方面的分析，研究了北京地区的闪电分布特征。结果表明：云地闪中负闪占大多数；正闪的平均强度大于负闪；闪电的发生有明显的日变化，呈双锋双谷形式；最多闪电日数出现在7月和8月，几乎每天都出现闪电，而闪电次数最多则出现于8月份。北京地区闪电分布主要集中于4个区域，闪电的空间分布与地形及下垫面的性质有关。     

胜利油田主体地区闪电活动气候特征

利用山东电网雷电监测定位系统（SLDN）2005—2007年的地闪定位资料,对胜利油田主体地区闪电活动的时空分布特征及其规律进行研究。结果表明：该地区逐月闪电次数差异较大,闪电的季节变化明显,7月份闪电最多。近3年闪电活动日分布呈现双峰形式,最高峰值时间段在00：00-01：00之间,次高峰值时段出现在17：00—18：00之间。空间分布上,闪电多发生在在广饶县南部地区和黄河入海口地区。正地闪占总地闪的百分比为7％,正闪的平均强度为51．3kA,负闪的平均强度为35．36kA。     

2011—2021年安徽省闪电时空分布特征分析

利用2011—2021年安徽省地闪资料，对全省闪电时空分布特征进行统计分析。结果表明：负地闪为安徽省地闪主要类型，占地闪总数的94.02%，每年5—9月是闪电活动高发期，8月闪电频次最大，但地闪回击电流峰值最小，正地闪比例随总地闪发生次数的减少而增多。日变化特征中，闪电多发时段为14—19时，与强对流天气活跃时段对应，平均地闪回击电流峰值波动相对较小，最大值出现在06时。全省地闪平均密度为1.72次/（km2·a），空间分布呈南高北低特征，与地闪回击电流峰值分布大致相反。对安徽省总地闪频次进行主成分分析表明，前5个特征向量累计方差贡献达到90.05%，能够全面反映安徽省闪电整体异常结构，全省闪电活动及频次变化趋势基本一致，但南北存在明显差异，空间分布型可划分为全省一致型、大别山区型、江淮东部型、江南江北型和沿淮型，安徽省南部地区的水汽条件、热力条件和触发机制均优于北部地区，更易发生雷暴等强对流天气。     

1956—2019年昌北国际机场高影响天气变化特征

基于1956—2019年参证气象站记录的雷暴、闪电、暴雨、高温、低温、雾和霾等气候资料,利用常规气候统计及Morlet小波方法对影响昌北机场安全运营的高影响天气事件演变及周期变化规律进行统计分析。结果表明:1)雷暴多出现于春夏季,年均雷暴日数为49.8 d,呈波动下降趋势。2)春夏季闪电高发,且夏季机场附近存在较明显的闪电集中区域,闪电高频时段为13—20时,最高峰为15时。3)年均暴雨、大暴雨日数分别为5.0 d和0.8 d,呈缓慢增长趋势,暴雨集中在4—8月,大暴雨集中在4、6月,二者均在6月份最多。4)夏季高温日数呈缓慢增加趋势,7月份最多,8月份次之;冬季低温日数呈明显下降趋势,1月份最多,12月份次之。5)年均霾日数大于雾日数,霾多发于秋冬季,雾集中在冬春季,均于12月最常发生。6)冰雹、积雪、结冰、冻雨、沙尘、龙卷风等破坏性天气发生频次较小,但不应忽视此类天气的防范工作。7)暴雨、低温及高温日数均存在准2 a的周期变化。     

中国东部季风区不同气候带城市热岛效应的差异

选取中国东部季风区长春、北京、武汉和广州市4个代表性城市,利用2012年9月至2014年8月和2016年1月至2017年12月共4年高密度自动站气温资料,比较了南北不同纬度带城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）强度的时空特征。结果表明:1）长春、北京、武汉和广州市建城区年平均UHII分别为0.96°C、1.06°C、0.91°C和0.78°C,北方城市秋、冬季多呈静稳和逆温天气,加上人为热释放量高于其他季节,UHII明显高于春夏季;而南方城市秋季“秋高气爽”,利于热岛的发生发展,冬季和夏季UHII次之,且季节间差异较小;2）4个城市热岛形成机制是一致的,均表现为夜间高于白天,清晨和午后UHII分别开始下降和上升;武汉市内水体较多,UHII日内波动幅度最大,广州市四季温和,UHII波动幅度最小;3）与南方城市比较,北方城市秋、冬季夜间高值时段长,白天低值时段短。本文揭示的南北不同气候带城市热岛强度差异,对于城市规划和城市运行管理具有实际意义。     

2011年呼伦贝尔市闪电密度特征初探

利用2011年呼伦贝尔市9部ADTD型地闪定位仪提供的地闪观测资料,对呼伦贝尔市地闪发生时空分布特征进行分析。结果表明:云地闪中负闪约占92.62%;夏季地闪活动最强,春、秋两季次之,冬季最弱,地闪主要集中在7—8月;地闪的发展有明显的日变化,呈双峰双谷形式,地闪活动下午最活跃;闪电密度的空间分布与地形和下垫面的性质关系密切,地闪的大值中心位于南北走向的大兴安岭山脉东西两侧,白天地闪密度大值中心位于大兴安岭山脉与松嫩平原过渡区山坡上,而夜间地闪密度大值中心则位于呼伦贝尔高原与大兴安岭山脉的过渡区沙丘地带。     

西南地区可降水量时空分布和变化特征

利用NCEP 1980-2009年可降水量的逐月再分析资料,分析了30年来西南地区可降水量的时空分布特征和变化趋势.结果表明：受地形等地理环境和气候的影响,西南地区年、季节可降水量分布均有显著的地区性差异,东南多,西北少;可降水量的季节变化明显,夏季远大于冬季,秋季略高于春季;可降水量的年内分配不均,7月最大,8月次之,1月最少;30年来,西南地区年可降水量呈波动变化,略有增加,偏多和偏少年交替出现,春季和冬季可降水量呈线性增多.西南地区可降水量空间分布既有整体一致型,也存在反向型.     

High-resolution climatology of lightning characteristics within Central Europe

A 6-year analysis (including data of 36 million strokes) of the spatial and temporal occurrence of lightning strokes in Germany and neighbouring areas is presented. The analysis on a high-resolution grid with spatial resolution of 1 km allows assessing the local risk of lightning and studying local effects, e.g. the influence of orography on the occurrence of thunderstorms. The analysis reveals spatial and temporal patterns: the highest number of lightning strokes occurs in the pre-alpine region of southern Germany, further local maxima exists in low mountain ranges. The lowest number of lightning strokes is present in areas of the North Sea and Baltic Sea. Despite a high year-to-year variability of lightning rates, on average a clear annual cycle (maximum June to August) and diurnal cycle (maximum in the afternoon) are present. In addition to this well-known annual and diurnal pattern, the analysis shows that those are intertwined: the diurnal cycle has an annual cycle, visible in the time of daily maximum which occurs later in the afternoon in summer compared to spring and autumn. Furthermore, the annual cycle of lightning is varying geographically, e.g. offshore and coastal regions show a lower amplitude of the annual cycle and a later maximum (autumn) compared to inland (mountainous) regions. In addition, the annual and diurnal cycles of lightning attributes are analysed. The analysis reveals rising height of inner-cloud lightning during the year with a maximum in late summer.     

基于LLS的陕西省近10年地闪时空分布特征

基于2005—2015年闪电观测和NCEP再分析资料,对陕西省地闪时空分布及气候环流特征进行统计分析。结果表明,近10年来陕西地闪呈波动上升趋势,平均12.8万次/a,平均密度为0.67 fl/(km2·a),负闪占总地闪93.7%。每年3月地闪开始逐渐活跃,年平均强度最大;8月地闪最活跃,盛夏总频次超过全年的75%。陕西地闪频次日变化呈单峰型,峰值在16—17时,下午至前半夜活跃;对应时段在延安周边地区的闪电密集区东移南压明显。陕北地闪日变化幅度明显偏大,关中峰值时段偏晚其他地方约3 h,陕南地闪夜发性明显。陕西地闪主要分布在黄土高原东侧、南侧和秦巴山脉南麓的迎风坡,正闪主要位于陕北和陕南西部局地。相比其他省市,陕西地闪密度明显偏小,但平均强度偏大。陕西地闪活动与西太平洋副热带高压的南北进退变化基本一致,随着季节变化而出现北跳、扩大和迅速消散过程。春季闪电主要位于陕南;初夏陕北南部至渭北明显增多;盛夏闪电最强,北部闪电中心区东移至黄河沿线,关中闪电频次增幅远大于陕北、陕南;夏末闪电迅速消散。陕西盛夏闪电主要包括4种气候类型,不同类型的环流特征差异显著。25 °N以北、80~100 °E附近关键区青藏高压强盛、陕西周边温度槽落后高度槽、相对明显的不稳定层结条件是盛夏闪电活跃的有利环流背景。      

1970-2020年年昌吉地区日照时数时空变化特征分析

基于昌吉地区10个气象站点1970-2020年的气象观测数据,运用气候倾向法、5年滑动平均趋势分析法、M-K检验法、Pearson相关分析法以及ArcGIS10.7环境下的反距离加权(IDW)插值法探究昌吉地区日照时数时空变化规律及影响因素。结果表明:昌吉地区日照时数多年平均值为2840.3h,空间分布特征为“东部多,中西部少；山区多,平原少”,并呈现显著减少趋势,其速率为-62.8h/10a；从季度上看,日照时数夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低；下降速率冬季最快,其次是秋季和夏季,春季变化幅度最小；日照时数年内变化呈现双峰型,最大值出现在5月、7月和8月,最小值出现在12月,1-12月日照时数均呈现减少趋势,1月减少最为明显,12月次之。昌吉地区年日照时数在1987年发生突变；在影响因子方面,日照时数与总云量、水气压、雾日数呈现显著负相关,与大风日数、扬沙日数呈现显著正相关,说明,总云量、水气压、雾日数的逐年增加和大风日数逐年减少是日照时数逐年减少的主要原因。     

浙江省短时强降水的时空分布特征

利用2010～2019年浙江省基准气象站和自动气象站逐小时降水的观测资料,对浙江省短时强降水的时空分布特征进行了统计分析,结果表明:1）2010 ～2019年浙江短时强降水累计发生频次为72601站次,随雨强增大呈指数式衰减。2）短时强降水空间分布不均匀,沿海向内陆发生频次减少,出现频次最高的地区位于温州西南部。夏半年随时间推进和影响系统演变,短时强降水的空间分布亦存在差异:5～6月浙西地区短时强降水多发,7月短时强降水全省分散分布无明显的区域集中特征,8～10月则主要在沿海地区多发。3）总体而言短时强降水的日变化峰值出现在17:00（北京时间,下同）,且高强度短时强降水更倾向发生在午后到傍晚时段。夏秋季节短时强降水在午后到傍晚最为多发,峰值出现在17:00至18:00,这与副热带高压强盛,午后到傍晚热力和不稳定条件好,易触发强对流天气有关;春季除午后到傍晚外夜间和凌晨亦为短时强降水多发时段,可能与低空急流多在夜间和早晨发展加强有关。短时强降水的月变化特征呈现类双峰型分布,8月最为多发（26.0%）（主要由台风降水造成）,其次为6月和7月。不同强度的短时强降水月变化特征存在较明显差异。而短时强降水的年际分布不均,2015年之后年际变化幅度增大,其中 2016 年短时强降水发生频次最高达8728站次,2017 年为发生频次最低仅5581站次。     

浙江省地闪特征及致灾危险性分析

基于2007—2018年浙江省ADTD闪电监测资料,分析该区域地闪时空分布特征,进而选用地闪密度和强度作为致灾要素,进行致灾危险性评估。结果表明:落雷日数和正地闪比例的年际变化均呈增长趋势,全年地闪集中发生于6—9月的12:00—20:00。春季正地闪比例高,地闪多发于傍晚和夜间;夏季日地闪落雷面积广、密度极值高,午后雷暴占主导地位。地闪密度相对高值区随季节演变而自西向东移动,年平均地闪密度总体呈浙中多南北少的特征。雷电流幅值主要分布于15～45kA,地闪强度平均值在舟山最高(44.49kA),台州最低(32.69kA),地闪密度和强度的空间分布特征各异。致灾危险性极高等级在浙东沿海一带和杭州—绍兴交界呈片状分布,另在温州西北部、浙中和浙西地区呈絮状分布,致灾危险性与历史雷灾个数、人员伤亡总数的空间分布总体一致。     

北京地区地闪活动时空分布特征

基于国家雷电定位网2010—2014年雷电定位数据和2010—2013年地面气象资料,分析了北京地区各季地闪活动时空分布特征及其与降水量的关系。结果表明,北京地区雷电活动具有明显的日变化特征;雷电发生频次随季节变化明显,负闪和全地闪在秋季变化幅度最大;雷电发生频次最大值和最小值出现时间随季节变化,春季、夏季日循环峰值出现时间在22∶00—23∶00(北京时间),秋季日循环峰值出现时间在01∶00,冬季则为15∶00且不具有显著性;从空间分布上看,可以看出雷电活动分布具有局地性特征,北京地区雷电活动最频繁的地区集中在密云县和平谷区的迎风坡一带、通州区与市辖区交界处,高雷暴日区域位于延庆县、昌平区和平谷西部,延庆县和怀柔区的北部及房山区和门头沟交界处的西部,雷暴发生频次和雷暴日空间分布不完全吻合。通过各季雷电发生频次日变化序列的谐波分析可知,日循环为日变化的主要信号。春季、夏季、秋季雷电发生频次和降水量两者整体变化趋势一致,降水量较雷电发生频次变化缓慢。