中国西南及其周边地区雷电活动的特征分析_周筠珺

Abstract:In or der to fur the r co mpr ehend cha racteristics of lightning activities ov er so uthw est and its circumjacent areas in China , tempo ral and spa tial analy ses in different scales w ere car ried out by utilizing data o f O T D (Optical T ransient Detector)and LIS (Lig htning Imaging Senso r)installed o n satellites .M ain results are as follo w s:S patia l distributions o f lig htning a re rather uneven because of diffe rences of climate , te rrain, and underlying surface in these areas , in w hich so uth of T ibet plateau has the g reatest lig htning o ccur rence , east and so utheast o f the pla teau , as well as Sichuan Basin and its adjacent cities also have higher o ccur rence .Annually averag e diurna l va riations o f lig htning ar e g ene rally co nsistent in all the se areas , but peak time of lightning flashes is delay ed as la titudes decreasing .In all these area s, lig htning fla shes mainly o ccur in spring and summer , and the interannual cy cle of lig htning flashes distinctly affected by El Niń o and La Nińa is qua si 3-y ear s.Southern O scillatio n Flash Index (SO FI)can ea sily indica te ex ce ptional chang e of ligh tning .A no maly of lig htning flashes in El Nińo year is neg ativ e in areas w he re are no rth of 31 N and we st of 106 E , w hile positive in the rest of areas .Characteristics of anomaly for lig htning flashes in La Niń a y ear are co ntr ary to ones in El N iń o yea r .I t can be concluded tha t the da ta fr om O T D and LIS play a key ro le in the regional climatic analy sis of lig htning . Key words:lig htning activities ;O T D ;L IS;de tection ;southwest ar ea ;temporal and spatial dist ribution ;SO FI
2第00395年卷6 月第360
期 日
高 电 压 技 术 H igh V olt age Engineering
V ol .35 N o .6
J une 30 , 2009 · 1309 ·
中国西南及其周边地区雷电活动的特征分析
周筠珺1 , 孙 凌1 , 杨 静2 , 胡初阳3 (1 .成都信息工程学院大气科学学院 , 成都 610225 ;2 .中国科学院大气物理研究所 , 北京 100029 ;
2 .Insti tute of At mo spheric Phy sics , Chi nese A cademy of Sciences , Beijing 100029 , China ; 3 .Observat ory of the Weather Bureau in Ti bet Aut onomous Regio n , L hasa 850000 , China)
青藏高原东部及东南部边缘和在四川盆地及邻近的城市群内也是雷电的多发区 ;雷电的年 平均日变 化特征在这 些
地区 基本一致 , 但雷电数峰值出现的时段随纬度减小有逐 渐后延的趋势 ;雷电主要 发生于春夏 季节 , 雷电的年际 变
化基本上为准 3 a 的周期 , 且受 El Niń o 和 La N iń a 等气候异常事件的影响较大 ;雷电涛动响应指 数(SO FI)可以 较
象 , 可引起油库爆炸和森林草场火灾 、造成供电及通 讯系统故障或损坏 , 也可对航天 、航空 、铁路 、矿山 、 计算机网络及一些重要而敏感的高技术装备造成威
胁 。随着中国西部大开发的不断深入开展 , 当前西 南及周边地区的经济发展迅速 , 雷电对于这一地区 的危害也日趋严重[ 1] 。
有鉴于此 , 目前急需了解中国西南及其周边地 区雷电活动的特征 ;然而这一地区雷电观测历史短 且雷电定 位站点 稀少 。 自 1995-04 搭 载于 M icroL ab-1(后命名为 OV-1)卫星上的光学 瞬变探测器
0 引言
雷电作为自然界中破坏力很强瞬间的 放电现
基金资 助 项 目 :中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 领 域 前 沿 项 目 (IA P09314);西藏强对流天气短 时临近 预报预 警系统 项目 ;四川省 教育厅重点项目(2006A 125)。
Project Supported by K now ledge Innovation Program of t he Chinese Academy of Sciences (IAP09314);Tibet an Short-t erm N ow casti ng and W arni ng System for S trong Convect ive W eat her Program ;K ey Items of Sichuan Provincial Education Bureau Foundation (2006A 125).
Z H O U Yun-jun1 , SU N L ing1 , YA N G Jing2 , H U Chu-y ang3 (1 .College of Atmospheric Sciences , Chengdu University of Information Technology , Chengdu 610225 , China ;
本文对雷击灾害严重但却缺乏雷电资料的中国 西南及其周边地区的雷电活动进行了研究 。
1 测量系统与数据
O T D 发射后进入倾角为 70°(探测纬度范围为 ±75°), 高度为 735 km 的轨道 , 收集了 5 a(199504/ 2000-03)的雷电资料 ;LIS 轨道倾角为 35°(探测 纬度 范围 为 ±39°), 高 度 为 350 km , 提 供 了 8 a (1997-12/ 2005-12)的雷电资料 。 OT D 和 LIS 分别 运行 55 和 49 d 即可完成完整的日循环观测 。 OT D 和 L IS 雷电资料数据集 的分辨率为 0.5°×0.5°和 2.5°×2.5°, 该资料由美国全球水文和气候中心提 供。
2 结果与讨论
2 .1 空间分布 中国 西 南 及 其 周 边 地 区 (东 经 88.75 ～
113.75°, 北纬 23.75 ～ 36.25°)雷电数 分布如 图 1 所示 , 整体上是西南部要多于东北部 。 按照雷电频 次 、地理纬度和下垫面的性质可将该地区分为以下 7 个区域分别 进行研究 :①区域 A(东 经 101.25 ～ 106.25°, 北纬 31.25 ～ 33.75°), 青藏高原东部与四 川盆地的过渡带 ;②区 域 B(东经 88.75 ～ 91.25°, 北纬 26.25 ～ 31.25°), 青藏高原南部与不丹及印度
3.西藏自治区气象局气象台 , 拉萨 850000)
摘 要 :为了 进一步了解中国西南及其周边地区雷电的活动特征 , 利用搭载于卫星上的光学瞬变 探测器(O T D)和
闪电 成像传感器(L IS)所取得的资料 , 通过不同尺度的时空分析 , 得到以下主要结果 :由于西南 及其周边 地区气候 、
地形 及下垫面性质差异较大 , 使得这一地区雷电的空间分 布极不均匀 , 其中在青藏 高原南侧分 布得最多 , 其次是 在
图 1 西南及其周边地区雷电数年平均分布 Fig.1 Average annual distribution of lightning flashes
近年来 , 各国的研究者利用雷电的卫星资料相 继开展了一些工作 。 Christ ian 等[ 5 , 6] 利用 O T D 资 料对全球范围内雷电活动的分布及频率等进行了初 步的研究 , Bo ccippio 等[ 7] 则根据 O T D 和 LIS 综合 资料对全球雷电的日变化进行了分析 , 同时对热带 地区雷电分布的差异性也进行了分析[ 8] 。 Reeve 和 Wi lliam s 等[ 9 , 10] 就雷电与气候变化之间的关系也进 行了初步的研究 。国内的研究者郄秀书等[ 11-13] 在分 析全球 OT D 和 L IS 资料的基础上 , 着重研 究了青 藏高原雷电活动的特征 , 并指出青藏高原上的雷电 放电强度比其它地区弱的主要原因是高原上较低的 对流 不 稳 定 能 量 造 成 的 。 其 后 , 马 明 与 戴 建 华 等[ 14 , 15] 通过雷电的卫星资料 , 对中国特别是长江三 角洲地区雷电的活动进行了研究 。 此外卫星结合地 面定位系统资料研究区域雷电 特征也有一定 的优 势[ 16] 。
关键词 :雷电活动 ;光学瞬变探测器 ;闪电成像传感器 ;监测 ;西南地区 ;时空分布 ;雷电涛动响应指数
中图分类号 :T M 86 ;P 427 .3
文献标志码 :A
文章编号 :1003-6520(2009)06-1309-07
Characteristics of Lightning Activities Over Southwest and Its Circumjacent Areas in China
· 1310 · June 2009
Hig h Vol tage Engineering
Vol .35 No .6
(O T D)[ 2 , 3] 和 1997-12 搭载于 T RM M 卫星上 的闪 电成像传感器(L IS)[ 4] 工作以来 , 人类就开始 从地 球低轨道对发生在全球范围内的雷电进行高效率的 探测 。这两种探测器连续记录了长达 11.5 a 的雷 电资料 , 这些资料为研究中国西南及周边地区的雷 电活动提供了必要的条件 。
好地指示雷电的异常变化 。 El N iń o 年 雷电数距平在北纬 31°以北 、东 经 106°以西为 负距平 区域 , 其它的 则为正 距
平区域 ;而 La Nińa 年雷 电数距平特征则恰好与 El Nińo 年的相反 。 研究表明 , O T D 和 LIS 资料 对于区域雷电气候
分析ห้องสมุดไป่ตู้着重要的作用 。