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本文在应用新一代闪电定位网监测资料研究云南雷电活动特征和活动规律的基础上,利用1°×1°NCEP/NCAP再分析资料研究雷电形成的大气物理量(湿度、对流参数等)诊断特征,同时研究了云南暴雨、冰雹等强对流天气的闪电特征及其相关性,为开展多种探测资料在强对流天气中的应用研究、强对流天气预警预报和防灾减灾服务奠定基础。结果表明:
云南的闪电活动总体上以负地闪为主,但冬季具有较高的正闪电比例,而夏季正闪电比例较低;云南省闪电活动具有时空分布不均匀的特点,空间上具有南多北少和东多西少的空间分布特征,时间上一方面夏季由于有较好的温度湿度条件,成为云南雷电发生的高发期,并且由于特定的大气物理量环境条件不同,雷电活动时间演变上还具有不均匀性和阶段性的特点,另一方面日分布基本呈一峰一谷变化,闪电活动峰值出现在16:00~17:00,谷值出现在08:00~11:00。
雷电的发生具有明显低层湿度不高、中层高湿、高层逐渐变干的垂直结构特征,700hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,其上相对湿度又随高度减小;低层相对湿度一般在45~80%,低层较大或者较小的相对湿度都不利于雷电的发生发展,而中层保持较大的相对湿度,在80~95%左右,甚至会达到饱和;并且中层湿层越深厚,雷电过程会越强烈。
雷电活动的发生需要具有足够的对流有效位能,同时还需要具有一定的抬升指数和垂直速度条件,才能形成足够浮力来促进强对流的发展,形成雷暴天气,产生雷电;虽然不同区域云南雷电发生的对流有效位能、抬升动力等条件不太一致,但云南雷电一般发生CAPE≥200J·kg-1、LI≤1.0℃和中低层垂直速度小于-1.0 hPa·s-1的区域内;一般对流有效位能越大、抬升指数越小和上升运动越强越有利于雷电活动的产生。
云南暴雨主要是对流性暴雨,而对流性暴雨以负闪电为主;暴雨站降水量与闪电总数的大小没有明显关系,强的降水不一定就有强的闪电活动,而强的闪电活动往往对应有相对强的降水;降水量和闪电频数具有单峰型和多峰的演变特点,表明每个站暴雨的产生可能受到一或多个中尺度云团的影响;闪电总是先于降水之前开始,降水量峰值与总闪频数和负闪频数峰值同相或者落后1个时次,正闪频数峰值与降水量峰值同相或者落后,因此负闪电对强降水具有预警作用,而正闪电是强降水到达强盛和结束的标志。
冰雹云上的闪电活动也是以负闪电为主,并且具有峰型变化特征,冰雹大多数出现在闪电活动减弱的阶段,偶尔也会发生在闪电剧增的阶段;负闪在冰雹云的生成发展阶段就开始出现,而正闪电仅出现在冰雹云的成熟和减弱阶段,同样闪电活动可以对强对流冰雹起到预警的作用:一般闪电活动越活跃,冰雹灾害也会越大。