区域海拔高度变化对闪电特征影响的初步分析

对 区域 的海拔 高 度对云 地 闪闪击距 离 的影 响进行 了模 拟研 究 ， 果表 明 ， 着 地面 海拔 高度 的升 高 ， 结 随 由 于地 面电场 的增 强 以及 连接 先导 始 发 门 限的 降低 ， 闪击距 离将 显 著增 大—— 在 海拔 高 度 由 ０增 加 到 ３ ｋ 时， ｍ 闪击距 离增 大约 ２ ０ｍ， 幅约 １ ０ ． ３ 增 ５ 迄今 为止 ， 还少 见 国 内有 专 门系统研 究海拔 高度 变化 对 闪
２ 结 果 分 析
闪 电资 料 中共记 录 闪电 ２８ ４８ ３ ， ７ ２ 次 这些 闪电发生 的海 拔高度 分 布在 ０ ０ 之 间 ， 中负 闪 ～２８ ０ｍ 其
２７ ６ １ ９次 ， ２ ５ 占总数 的 ９ ． ％ ， 见闪 电 中绝 大部 分 都是 负 闪 ， 闪 的 比例 只 占到 总数 的 ４ ２ ． ５８ 可 正 ． 我们 把 海 拔按 每 １ ０ｍ 分 成一个 高度 间 隔 ， ０ 来分 析海 拔高 度上 升对 闪电频 次 、 负 闪 比例 、 正 强度 、 幅值 闪电 大 比例 等特征 的影 响． ２ １ 闪 电频次 分布 ． 闪 电频次 随海拔 高度 上升 时 呈波 状分 布 ， 布最 多 的是 在海 拔 ３ ０ ０ 这个 分 ０ ～４ ０ｍ
～
４ ０ｍ这个 区 间， ０ 并且在海 拔 ５ ０ｍ之后 随着海拔上升不 断减小． 是需特 别说 明的是 ， 海拔 ２３０ｍ ０ 但 在 ０
以上 ， 闪电频 次又逐步升 高 ， 可能是 因为海拔 ２３０ｍ 以上记 录下 的闪 电频 次较 少 ， 然性较 大 ， 和总 这 ０ 偶 易 体规律产 生出入．
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湖北大学学报 （ 自然科 学 版 ）
第 ３ 卷 ３
的影 响 ， 为不 同海 拔地 区开 展 防雷 减灾 工作 提供 理论 依据 拟
１ 资 料 来 源 与 方 法
闪电定位 系统 （ｉｈ ｎｎ ｃｔ ｎｓ ｓｅ Ｌ Ｓ 是一 套全 自动 、 １ ｔｉｇｌ ａｉ ｙｔｍ， Ｌ ） ｇ ｏ ｏ 大范 围 、 高精度 、 时闪 电监测 系统 ， 实 采 用遥测 法依 据 Ｍ．Ａ．Ｕｍａ ｎ提 出的地 闪 回击 场模 型得 到雷 电流 幅值 数 据． 庆闪 电监测 系统 由 １个 重 中心站 、 ２个实 时 终端 以及 ５个 雷 电探 测站 组成 ． Ｌ Ｌ Ｓ只记 录 地 闪资 料 ， 包括 地 闪发 生 时间 、 置 、 位 电流
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第 ３ 卷第 ２ ３ 期 ２１ ０ １年 ６月
湖北大学学报（ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨ ｕ ｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｂ ｉ ｏ ｉｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅ ｙ Ｓ
Ｖｏ ． ３ ＮＯ ２ １３ ．
Ｊｎ ｕ ．，２ １ ０１
高度 区 间 ， 共有 ５ ００ ５次． 电频 次最 少 的是海拔 ２７ ０ ０ 这 个 区间 ， ４ ３ 闪 ０ ～２８ ０ｍ 只有 １ ３次． 随着 海 拔 高
度 的增 加 ， 电次数 在海拔 ２ ０ｍ 以上有 个跳 跃式 的增 加 ， 闪 ０ 海拔 ５ ０米 往 上开 始 逐步 减 少． 闪 电主要 ０ 而
分 布 的高度 区间在海 拔 ３ ０ １０ ０ｍ， ０ ０ 占总 闪电次 数 的 ８ ％． ４ 我们再把各海 拔高度 的闪电频次和所 对应 的面 积相 除 ， 到图 １所示 的平 均面积 下不 同海 拔高度 的 得
闪 电频次 ． 以看 出平均 面积 时各海拔高度对 应 闪电频次 的分 布就 比较接 近 ， 布最 多 的还 是在 海拔 ３ ０ 可 分 ０
例不同 ， 随着 海 拔 高度 的增 加 ， 别 是 在 高 海 拔 地 区 ， 闪 的 比例 不 断 增 加 ；③ 正 闪 的 平 均 强度 随 海 拔 上 升 变 特 正
化 较 明 显 ， 别 是 在 高 海 拔 地 区 ， 极 性 闪 电 的 平 均 强 度 随 着 海 拔 高 度 上 升 不 断 增 加 ； 闪 电强 度 超 过 ２ ０ 特 正 ④ ０
∞ ∞
峰 值和极 性 等参数 口 “ ． 于监测 数据 ， 地闪 时间 以参 与 定位 的探 测站 高 精度 时钟标 定 ， 间精度 高 ］对 其 时
达 “ 级 ； 闪位 置 ， 常 以 ３站 以上 时差定 位确 定 ， ｓ 地 通 在系统 有效 覆盖 区域 内定位 误差＜ １ｋ 雷 电参 数 ｍ． 的统计 以雷 电监测 资 料 中的原始数 据 为主要 分 析对 象 ， 用 统一 的 雷 电流 幅值 归一 化 （ ０ ｍ） 采 １ ０ｋ 修正 模 型 ． 文 中采用数 据来 源于 重庆 地 区 闪电 定位 系 统 记 录下 的云 地 闪 数据 （ ９ ９ ２ ０ 本 １ ９ ～ ０ ８年 ） 在 数 据处 理 ， 方 面 ， 合 采用 了数理 统计 、 综 线性 回归 等方法 对 重庆 闪电数 据进行 统计 分析 ．
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Ｏ ５Ｏ Ｏ １０ ０ ０ １５ ００ ２００ ０ ２５ ０ ０ ３０ ０ ０
ｋ 的 大 幅值 闪 电 在不 同海 拔 时所 占 比例 是 不 同 的． 海 拔 地 区 幅 值 超 过 ２ ０ｋ 的 闪 电所 占 比例 要 比低 海 拔 Ａ 高 ０ Ａ
地 区大 ．
关 键 词 闪 电 资 料 ； 地 闪 ；闪 电特 征 ； 拔 云 海
中图分类号 Ｐ ２． ４７３ 文 献标 志 码 Ａ
３ 重 庆 市 北 碚 区 气 象 局 ， 庆 ４ １４ ） ． 重 ０ １ ７
摘 要 利 用 重 庆 闪 电 定 位 系 统 监 测 的地 闪 资 料 （９ ９ ２ ０ １ ９ ～ ０８年 ） 通 过 数 理 统 计 、 性 回归 等 方 法 ， 点 ， 线 重 分 析 区域 海 拔 高 度 变 化 对 闪 电特 征 的影 响 ． 果 表 明 ： 闪 电频 次 分 布 最 多 的 是 在 海 拔 ３ ０ ４ ０ｍ 这 个 高 度 结 ① ０ ０ 区 间 ， 后 开 始 随 海 拔 上 升 逐 渐 减 少 ；② 闪 电 中 负 闪 次 数 远 远 大 于 正 闪 ， 是 在 不 同 海 拔 时 正 负 闪 所 占 的 比 之 但
０ 引言
闪 电＿是 大气 中的强放 电现象 ． 】 闪电一 般产生 于对 流发 展 旺盛 的积 雨 云 中， 因此 常伴有 强 烈 的阵 风 和暴雨 ， 时还伴 有 冰雹和 龙卷 风． 有 闪电 的平 均 电流是 ３ Ａ， 大 电流 可达 ３ ０ｋ 闪 电 的电压很 高 ， ０ｋ 最 ０ Ａ． 约为 １亿 至 １ 亿 Ｖ． 电的破 坏作 用在 于强大 的 电流 、 热 的高 温 、 烈 的 冲击 波 、 变 的电磁 场 以 及 Ｏ 雷 炙 猛 剧 强烈 的电磁 辐射 等物 理效应 ， 对人 类社 会造 成很 强 的危 害． 电不 仅 威胁 着 人 畜 的生 命 安全 ， 会 对微 雷 更 电子设 备 、 电子信 息 系统 、 精密加 工 、 空 、 航 电力 、 石化 、 运输 等行 业部 门造成 重大 影 响 ３ ＿． １ 我 国幅员辽 阔 ， 形气 候差 异大 ， 地 海拔 最高 的珠 穆 朗玛 峰 与海 拔 最 低 的吐 鲁 番盆 地 海拔 相 差很 大 ， 其 闪电特征 差异 也很 大． 去 ， 们 通 常 采 用 雷 暴 日资 料对 雷 电活 动 规 律 进 行 研 究 ， 取 得 了一 定 成 过 人 并 果ｌ ］但 是人 工雷暴 日观 测存 在一 定局 限性 ， 随着 闪 电定 位 系 统建 设 ， ＿ ， ４ 而 由于 其监 测 具 有 范 围大 、 测量 自动 化程度 高 的特点 ， 采用 其提 供 的雷 电参 数分 析 闪电 的时空 分布特 征会 更加科 学 和客 观． 方 兴等 Ｌ 刘 ７ 利用 １ ９ ￣２ ０ ９ ８ ０ ０年 山东地 区闪 电监测 定位 系统 获取 的闪 电资料 ， 闪电 的 日变化 、 度 、 度和极 性等 从 强 密 方面研 究 了山东 地 区的雷 电分布 特征 ． 李照 荣等 ＿ 利用 ２ ０ ￣２ ０ ８ ０ ０ ０ ２年 兰卅 地 区 的闪 电定 位 系统监 测 资 Ｉ 料 ， 析 了兰州周 边地 区地 闪 的 日频 次变化 、 度谱 分 布 和 累计 百 分数 、 分 强 日均 月变 化 、 电 密度 、 性 等 闪 极
海拔高度／ ｍ
图 １ 单位 面 积 下 正 负 闪 频次 随海 拔 高度 变 化 的分 布
２ ２ 正 负闪 电 比例 根 据研 究 ， ． 自然 闪电 中绝 大 部分 是 负 闪 ， 闪 的 比例 很 小． 是 ， 闪闪 电强 度 一 正 但 正
般 比较大 ， 以研究 正 闪所 占比例是 研究 闪 电特征 时一 个 重 要 的方 面 ． 图 １ 们 可 以看 出 ， 所 从 我 正负 闪频
电特征 影响 分析 的报道 ． 此 ， 文 中采 用重 庆地 区 闪 电定 位 资料 ， 点 分析 海 拔高 度 变 化对 闪 电 特征 为 本 重
收 稿 日期 ： ｏ ０—１ —３ ２１ １ ０ 基金项 目： 益性行业科研专项（ 公 ＧＹＨＹ２ ０ ００ ４ 资助 ０８ ６ １ ） 作 者 简 介 ： 政 （９ ４一 ， ， 士 生 李 １８ ） 男 硕
文 章 编 号 ：０ ０— ３ ５ ２ １ ） ２— １ ７ ５ １ ０ ２ ７ （ Ｏ １ ０ ０ ９ —０
区域 海 拔 高度 变 化 对 闪 电特 征 影 响 的初 步分 析
李 政 肖稳 安 ， 家 启 ， 志 辉。黄 亚敏。 ， 李 汪 ，
（ ． 京 信 息 工 程 大 学 大 气 物 理 学 院 ， 苏 南 京 ２０ ４ ；２ １南 江 １ ０ ４ ．南京 信息 工程 大学 应 用 气象 学 院 ， 苏 南 京 ２ ０４ ； 江 １ ０ ４
特 征 ， 与 山东地 区的分 布做 了 比较． 并
目前 ， 于不 同 海 拔 高 度 的 闪 电特 征 ， 内外 很 多 专 家 学 者 都 开 展 了研 究 ， 取 得 了一 定 的成 对 国 并
果 ［ ． ９ 苟学 强 等口 利用 基 于实验 室放 电通 道传输 的基 本机 制 ， 立 了一 个 闪 电通 道 发 展 的数值 模 式 ， 。 ｕ 建