王力艷,張 巍,王楠楠
(1.綏化市氣象局,黑龍江 綏化152000;2.慶安縣氣象局,黑龍江 綏化152400)
雷電災(zāi)害已成為了聯(lián)合國“國際減災(zāi)委員會”公布的十種最嚴重自然災(zāi)害之一。 目前國內(nèi)外已有許多人(包括美國、日本、巴西、南非等)利用雷暴資料研究了閃電活動的時間、 空間分布特征以及雷電的氣候特征和雷電災(zāi)害的分布特征。 隨著雷電自動監(jiān)測技術(shù)的日趨完善,我國多個省(市)都已建立了閃電定位監(jiān)測系統(tǒng)。 黑龍江省氣象局于2005年7月組建了閃電定位監(jiān)測系統(tǒng),記錄監(jiān)測區(qū)內(nèi)的云地閃電,積累了長期系統(tǒng)的閃電監(jiān)測數(shù)據(jù)。 本文利用了黑龍江省氣象部門2008-2011年共4 a 的閃電資料選取的省內(nèi)6 個典型地區(qū):黑河(北部)、齊齊哈爾、綏化、佳木斯(中部)、哈爾濱、牡丹江(南部),更細致綜合地分析這幾個地區(qū)的閃電時空分布、 雷電流強度及其與正負閃之間的關(guān)系, 既可以比較各區(qū)域閃電分布的差異,又能較好地代表全省的閃電分布情況。
本文閃電資料來自于黑龍江省氣象局的ADTD閃電定位系統(tǒng)。 該系統(tǒng)由21 個探測子站組成,單站的探測直徑約為150 km, 系統(tǒng)采用時差和方位混合多站綜合定位方法, 主要探測的是云地閃電, 定位誤差在1000 m 以內(nèi)。 每個閃電資料包括的信息有時間、位置、性質(zhì)、強度、陡度、能量等參數(shù),主要提取6個地區(qū)的閃電資料分別進行年、季節(jié)、月、日時間尺度分析以及強度分布統(tǒng)計。
黑龍江省閃電頻數(shù)的季節(jié)變化特征明顯, 尤其是夏季雷暴非常集中,常見于午后的對流性天氣。 這6 個地區(qū)一年四季的負閃頻數(shù)大多多于正閃頻數(shù)(除秋季牡丹江和齊齊哈爾地區(qū)正閃略多于負閃、 冬季黑河地區(qū)正閃略多于負閃), 負閃頻數(shù)占絕大多數(shù)。春季、夏季、秋季佳木斯正負閃頻數(shù)均為最少;冬季齊齊哈爾和綏化地區(qū)正閃頻數(shù)均為0。
對2008-2011年黑龍江省6 個地區(qū)總閃電頻數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),綏化地區(qū)年總閃電頻數(shù)為最多,這是由于綏化地區(qū)是小興安嶺西麓的山前丘陵地帶, 地勢較高,且境內(nèi)又有松花江水系和呼蘭河水系,復(fù)雜的地形條件和充足的水汽條件使得雷暴頻繁發(fā)生。 黑龍江省6 個地區(qū)均以夏季閃電頻數(shù)最多, 因為夏季太陽輻射強,地面升溫快,另外容易形成午后對流,產(chǎn)生雷暴;其次是春季,開始回暖,雨水增多,為雷暴的形成提供了良好的條件;秋季和冬季雷暴相對最少,是因為這兩個季節(jié)溫度較低,而且空氣干燥,不利于雷暴的形成。
6 個地區(qū)的閃電頻數(shù)均存在明顯的季節(jié)變化特征,并呈單峰型特征分布。1、2、3 及12月幾乎不發(fā)生閃電;4-5月閃電略有增加;6月閃電開始增多;7月閃電猛增, 達到峰值;8月閃電開始驟減;9-11月閃電很少發(fā)生。 哈爾濱、黑河、佳木斯、齊齊哈爾和綏化地區(qū)均在7月出現(xiàn)閃電頻數(shù)的峰值, 而牡丹江閃電頻數(shù)的峰值出現(xiàn)在6月, 其中綏化地區(qū)的閃電頻數(shù)最高 (為89,556 次), 牡丹江的閃電頻數(shù)最低 (為20,320 次)。 黑龍江省6 個地區(qū)閃電頻數(shù)的逐月變化特征與氣候變化關(guān)系密切:3月開始升溫, 至夏季高溫后溫度逐漸降低,夏季多雨,至秋冬季空氣干燥。夏季高溫高濕,閃電最集中。
哈爾濱、黑河、佳木斯、牡丹江、齊齊哈爾和綏化6 個地區(qū)的閃電日變化特征都特別明顯,但也均存在差異:齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江這三個地區(qū)下午出現(xiàn)閃電的頻數(shù)明顯少于綏化、哈爾濱和黑河;佳木斯和牡丹江這兩個地區(qū)出現(xiàn)的閃電頻數(shù)峰值與凌晨的極大值相當(dāng)。 一天之中,閃電頻數(shù)出現(xiàn)多個極值,但各地區(qū)峰值均出現(xiàn)在13-15時,哈爾濱、牡丹江和綏化峰值出現(xiàn)在14時,黑河、齊齊哈爾峰值出現(xiàn)在13時,佳木斯峰值出現(xiàn)在15時,其中綏化地區(qū)的峰值最高(為20,020 次)。 6 個地區(qū)閃電頻數(shù)峰值主要集中在13 -15時,原因是由于午后受太陽輻射影響,地面溫度升高,熱力條件相對較好,從而有利于雷暴的形成。
2008-2011年黑龍江省總閃頻數(shù)空間分布不均衡, 閃電主要集中在大興安嶺和黑龍江中部兩個地區(qū),高值中心主要集中在兩種地區(qū):一部分位于山區(qū),山地迎風(fēng)坡的強迫抬升作用很大, 因此, 山地是雷暴的重要源地。 此外, 有時氣流過山時, 往往產(chǎn)生背風(fēng)波,背風(fēng)波引起的上升運動,促使河谷地區(qū)發(fā)生新的對流云陰,另一部分位于湖泊或者河流附近,這是因為陸地和水體表面受熱不均勻,造成局地溫差,形成小型的垂直環(huán)流, 這種上升運動起到觸發(fā)機制的作用,引起強對流的發(fā)生。
綏化地區(qū)強度為20-100 kA 的總閃頻數(shù)最多,平均強度最高,哈爾濱次之,但是100-200 kA 的閃電頻數(shù)最多。 強度為30-50 kA 的總閃頻數(shù)為最多,其中綏化的總閃頻數(shù)最多,哈爾濱次之;其次是20-30 kA, 依然是綏化的總閃頻數(shù)最多, 哈爾濱其次;50-70 kA 的總閃頻數(shù)為第三, 其中黑河的總閃頻數(shù)最多, 綏化其次; 小于20 kA、70-100 kA 及100 kA以上的閃電頻數(shù)均相對較少; 佳木斯除小于20 kA的總閃頻數(shù)大于黑河外, 其余區(qū)間內(nèi)的總閃頻數(shù)是六個地區(qū)內(nèi)最少的,平均強度最低。 各地區(qū)閃電的閃電強度多集中于20-50 kA,100 kA 及以上的閃電頻數(shù)最少。 各地區(qū)50 kA 以下的閃電頻數(shù)占所有閃電頻數(shù)的50%以上,綏化最高(占84.7%),黑河最低(占53.8%)。
(1)哈爾濱、黑河、佳木斯、牡丹江、齊齊哈爾、綏化6 個地區(qū)四季的負閃頻數(shù)大多多于正閃頻數(shù) (除秋季牡丹江和齊齊哈爾地區(qū)正閃略多于負閃、 冬季黑河地區(qū)正閃略多于負閃), 負閃頻數(shù)占絕大多數(shù)。春季、夏季、秋季佳木斯正負閃頻數(shù)均為最少,冬季齊齊哈爾和綏化地區(qū)正閃頻數(shù)均為0。
(2)6 個地區(qū)的閃電頻數(shù)均存在明顯的季節(jié)變化特征,并呈單峰型特征分布。1、2、3 及12月幾乎不發(fā)生閃電;4-5月閃電略有增加;6月閃電開始增多;7月閃電猛增, 達到峰值;8月閃電開始驟減;9-11月閃電很少發(fā)生。 哈爾濱、黑河、佳木斯、齊齊哈爾和綏化地區(qū)均在7月出現(xiàn)閃電頻數(shù)的峰值, 而牡丹江閃電頻數(shù)的峰值出現(xiàn)在6月。
(3)6 個地區(qū)的閃電日變化特征都特別明顯,但也均存在差異:齊齊哈爾、佳木斯、牡丹江這三個地區(qū)下午出現(xiàn)閃電的頻數(shù)明顯少于綏化、 哈爾濱和黑河; 佳木斯和牡丹江這兩個地區(qū)出現(xiàn)的閃電頻數(shù)峰值與凌晨的極大值相當(dāng)。 一天之中,閃電頻數(shù)出現(xiàn)多個極值,但各地區(qū)峰值均出現(xiàn)在13 點-15 點之間。
(4)全省閃電分布不均衡,可看出閃電主要集中在大興安嶺和黑龍江中部兩個地區(qū)。
(5)綏化地區(qū)強度為20-100 kA 的總閃頻數(shù)最多,平均強度最高,哈爾濱次之,但是100-200 kA 的閃電頻數(shù)最多。各地區(qū)閃電的閃電強度多集中于20-50 kA,100 kA 及以上的閃電頻數(shù)最少。 各地區(qū)50 kA 以下的閃電頻數(shù)占所有閃電頻數(shù)的50%以上,綏化最高(占84.7%),黑河最少(占53.8%)。