郭青,黃旭輝,劉三梅,羅碧瑜,高國(guó)靖
(1.梅州市氣象局,廣東梅州 514021;2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,四川成都 610225;3.連平縣氣象局,廣東連平 517100;4.廣東省氣象公共安全技術(shù)支持中心,廣東廣州 510640)
廣東是我國(guó)受臺(tái)風(fēng)影響最大的省份之一[1]。許多氣象工作者對(duì)臺(tái)風(fēng)展開(kāi)研究。王芳等[2]利用西北太平洋生成的228個(gè)熱帶低壓以上的熱帶氣旋閃電活動(dòng)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究發(fā)現(xiàn)夏半年熱帶氣旋閃電活動(dòng)明顯強(qiáng)于冬半年,閃電活動(dòng)頻數(shù)日變化特征呈明顯“單峰”分布,其中正午12:00(北京時(shí),下同)為最高,早晨06:00為最低;潘倫湘等[3]利用TRMM衛(wèi)星的微波輻射計(jì)TMI資料對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)圣帕(0709號(hào))分析發(fā)現(xiàn),閃電在修正極化亮溫低于225 K的深對(duì)流系統(tǒng)中更容易出現(xiàn),但并不是所有的深對(duì)流系統(tǒng)都能產(chǎn)生明顯的閃電活動(dòng);王艷等[4]研究發(fā)現(xiàn)了西太平洋熱帶氣旋的閃電活動(dòng)特征以及閃電活動(dòng)與降水的關(guān)系。近年來(lái),許多技術(shù)人員對(duì)廣東局部地區(qū)的閃電活動(dòng)展開(kāi)了研究[5-7],曾慶鋒等[8]、黃潮等[9]、趙鑫等[10]分別對(duì)東莞市、深圳市、惠州市、肇慶市等地區(qū)閃電活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析。本研究通過(guò)對(duì)廣東地區(qū)臺(tái)風(fēng)登陸前后地閃活動(dòng)進(jìn)行分析,旨在為本地區(qū)臺(tái)風(fēng)的預(yù)警預(yù)報(bào)工作提供技術(shù)參考。
本研究使用的閃電定位數(shù)據(jù)來(lái)源于廣東電力監(jiān)測(cè)網(wǎng)(GDLLS),臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度以及路徑資料來(lái)源于廣東臺(tái)風(fēng)路徑實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng),其它相關(guān)氣象資料來(lái)源于廣東省氣象局業(yè)務(wù)網(wǎng)。
本研究主要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的分析方法,對(duì)2006—2018年登陸廣東的38個(gè)臺(tái)風(fēng)過(guò)程的地閃數(shù)據(jù)與同期的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到了臺(tái)風(fēng)登陸前后過(guò)程的地閃變化特征。統(tǒng)計(jì)廣東地區(qū)臺(tái)風(fēng)登陸前后24 h的地閃頻數(shù)。臺(tái)風(fēng)各區(qū)域的劃定方法為:眼壁區(qū)(0~60 km)、內(nèi)核區(qū)(0~100 km)、內(nèi)雨帶(100~200 km)、外雨帶(200~500 km)。
2006—2018年在廣東登陸的臺(tái)風(fēng)達(dá)到38個(gè),年均約3個(gè),最多的年份為2017年,達(dá)到6個(gè);最少年份為2007年,僅有1個(gè)(圖1)。其中,熱帶風(fēng)暴級(jí)別11個(gè),強(qiáng)熱帶風(fēng)暴級(jí)別7個(gè),臺(tái)風(fēng)級(jí)別12個(gè),強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別7個(gè),超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別1個(gè)。
圖1 2006—2018年廣東登陸臺(tái)風(fēng)的逐年分布
廣東登陸臺(tái)風(fēng)發(fā)生在5—10月,主要發(fā)生在7—9月,約占總數(shù)的71.05%。其中8月份最多,登陸廣東11個(gè),占全年28.95%;5月份最少,僅出現(xiàn)1個(gè)。根據(jù)廣東省氣候?qū)嶋H情況,通常以5月1日—9月20和21日之后分別作為夏、秋季定義,由此可知,夏臺(tái)風(fēng)和秋臺(tái)風(fēng)大約分別占84%和16%。在粵西沿海(陽(yáng)江至徐聞之間)登陸的熱帶氣旋最多,為17個(gè),約占總數(shù)的44.7%;在粵中沿海(惠東至臺(tái)山之間)登陸的熱帶氣旋次之,為12個(gè),約占總數(shù)的31.6%;而粵東沿海(饒平至海豐之間)登陸的最少,共9個(gè),約占總數(shù)的23.7%。
由圖1a可知,臺(tái)風(fēng)登陸前后的閃電頻數(shù)呈年際震蕩變化,其中2006年臺(tái)風(fēng)過(guò)程的閃電頻數(shù)最低,平均單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為5 211次;而2008年最高,平均單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為101 877次,2008年是2006年的20倍;2006—2018年平均單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為47 278次,登陸前為29 815次,登陸后為17 463次。從歷年平均單位臺(tái)風(fēng)的閃電頻數(shù)年際變化來(lái)看,平均單位臺(tái)風(fēng)總的閃電頻數(shù)年際變化與登陸前的閃電頻數(shù)變化趨勢(shì)相一致,登陸后平均單位臺(tái)風(fēng)的閃電頻數(shù)的年際變化更為震蕩多變,主要是跟登陸后臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度有關(guān)。一般情況下,臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng),登陸后閃電頻數(shù)減少得更為迅速;而臺(tái)風(fēng)越弱,登陸后閃電頻數(shù)減少得不明顯,有些甚至出現(xiàn)了明顯的增加。
由圖2b可知,單位臺(tái)風(fēng)登陸前后閃電頻數(shù)5—7、7—10月同樣呈先增后減趨勢(shì),5—10月分布呈明顯“雙峰”形態(tài),其中,8月單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)、登陸前的閃電頻數(shù)均為最高,分別為92 557、67 973次。5月僅有1個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸廣東,總的閃電頻數(shù)、登陸前、登陸后依次為694、458、236次,8月峰值是最低月份(5月)的133倍。總的閃電頻數(shù)分布為8月>6月>9月>7月>10月>5月,登陸前閃電頻數(shù)為8月>6月>9月>7月>10月>5月,登陸后閃電頻數(shù)為6月>8月>9月>7月>10月>5月。
由圖2c可知,單位臺(tái)風(fēng)的平均閃電頻數(shù)的時(shí)刻變化呈明顯的“單峰”分布,閃電高發(fā)期主要集中于14:00—21:00,單位臺(tái)風(fēng)平均閃電頻數(shù)峰值出現(xiàn)在17:00,谷值出現(xiàn)在05:00。12:00—17:00閃電頻數(shù)快速增加,到17:00達(dá)到峰值,閃電活動(dòng)開(kāi)始減少,17:00—21:00閃電活動(dòng)依然維持穩(wěn)定的強(qiáng)度,直到凌晨05:00出現(xiàn)谷值。
圖2 臺(tái)風(fēng)登陸前后地閃頻數(shù)隨時(shí)間變化曲線(xiàn)
圖3為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”的登陸路徑及同期的地閃活動(dòng)空間分布,由圖3可以看出,強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”登陸后閃電頻次明顯減少,登陸前24 h距離中心徑向500 km范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)到64 651次,登陸后閃電頻次僅為31 523次,減少率為51.2%,登陸前、后閃電活動(dòng)均多發(fā)生在外雨帶,登陸后眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)及內(nèi)雨帶閃電活動(dòng)減少得更為明顯;另外,登陸后,正極性閃電活動(dòng)明顯增加,正閃比由登陸前的7.0%上升到12.3%;登陸前,閃電活動(dòng)密集區(qū)主要位于臺(tái)風(fēng)中心的西北方向,東南方向閃電活動(dòng)比較稀疏;登陸后,閃電活動(dòng)同樣西北方向多于東南方向;登陸前、后強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)方向?yàn)楸蔽飨?;也即表明,在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向上閃電活動(dòng)更為活躍,閃電活動(dòng)呈現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)非對(duì)稱(chēng)性,主要出現(xiàn)在其移動(dòng)方向的左側(cè)活動(dòng)。
臺(tái)風(fēng)登陸后閃電頻次明顯減少,而正極性閃電活動(dòng)的比例則明顯增加。登陸前后閃電活動(dòng)的空間分布特征呈明顯的結(jié)構(gòu)非對(duì)稱(chēng)性,在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向上閃電活動(dòng)更為活躍,閃電主要出現(xiàn)在其移動(dòng)方向的左側(cè)活動(dòng)。由此可見(jiàn),臺(tái)風(fēng)有向其外圍強(qiáng)閃電活動(dòng)密集區(qū)域移動(dòng)的趨勢(shì),當(dāng)臺(tái)風(fēng)登陸前移動(dòng)方向相對(duì)穩(wěn)定時(shí),可以嘗試運(yùn)用閃電活動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)方向和登陸位置。
圖3 強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”登陸路徑及同期地閃活動(dòng)空間分布
圖4給出了不同強(qiáng)度等級(jí)臺(tái)風(fēng)在登陸前后各分區(qū)閃電頻數(shù)的變化特征,由圖3可知,不同等級(jí)的臺(tái)風(fēng)過(guò)程,登陸前總閃電頻數(shù)均大于登陸后;除熱帶風(fēng)暴的內(nèi)核區(qū)外,臺(tái)風(fēng)過(guò)程各分區(qū)閃電頻數(shù)登陸后均相應(yīng)出現(xiàn)減少,只是減少比率有所不同。另外,不同等級(jí)的臺(tái)風(fēng)在登陸前后閃電頻數(shù)均主要集中在外雨帶。
統(tǒng)計(jì)了2006—2018年從廣東登陸TC登陸前后24 h各分區(qū)總閃電頻數(shù)占比,通過(guò)統(tǒng)計(jì)38個(gè)TC各分區(qū)的閃電活動(dòng)過(guò)程,共監(jiān)測(cè)到閃電1 996 584次;其中眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)、內(nèi)雨帶、外雨帶依次為101 375、260 712、406 740、1 329 132次,各分區(qū)占比依次為 5.08%、13.06%、20.37%、66.57%(大致比例為1.0∶2.6∶4.0∶13.1)。從統(tǒng)計(jì)指標(biāo)不難看出,廣東登陸TC閃電活動(dòng)主要活躍于外雨帶。同時(shí),TC在廣東登陸后眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)、內(nèi)雨帶、外雨帶較登陸前分別減少83.41%、71.86%、72.71%、31.66%;TC系統(tǒng)總的閃電頻數(shù)登陸后較登陸前減少47.88%。
圖4 不同強(qiáng)度等級(jí)臺(tái)風(fēng)登陸前后24 h各分區(qū)閃電頻數(shù)的變化特征
從38個(gè)從廣東登陸臺(tái)風(fēng)登陸前后單位臺(tái)風(fēng)平均閃電頻數(shù)的徑向分布情況(圖5a)可以看出,臺(tái)風(fēng)登陸前后臺(tái)風(fēng)中心以外均發(fā)生了閃電現(xiàn)象,登陸前平均閃電頻數(shù):眼壁區(qū)<內(nèi)核區(qū)<內(nèi)雨帶<外雨帶,登陸后平均閃電頻數(shù):眼壁區(qū)<內(nèi)核區(qū)<內(nèi)雨帶<外雨帶,臺(tái)風(fēng)的閃電活動(dòng)明顯減少。登陸前后閃電活動(dòng)均主要集中在外雨帶,只是閃電活動(dòng)密集區(qū)所處位置有所不同。圖5b給出了38個(gè)從廣東登陸臺(tái)風(fēng)登陸前后閃電密度的徑向分布情況,單位臺(tái)風(fēng)平均閃電登陸前后,閃電密度的極大值均集中在眼壁區(qū)、內(nèi)核區(qū)及外雨帶;臺(tái)風(fēng)登陸前平均閃電密度:眼壁區(qū)>內(nèi)核區(qū)>外雨帶>內(nèi)雨帶;臺(tái)風(fēng)登陸后閃電密度:外雨帶>內(nèi)核區(qū)>眼壁區(qū)>內(nèi)雨帶;總體而言,單位臺(tái)風(fēng)登陸前后平均閃電密度呈“兩高一低”型,即內(nèi)核區(qū)、外雨帶的閃電密度高于內(nèi)雨帶。
圖5 單位臺(tái)風(fēng)登陸前后24 h地閃頻數(shù)(a)和地閃密度(b)的徑向分布
1)2006—2018年在廣東登陸的臺(tái)風(fēng)達(dá)到38個(gè),年均約3個(gè);年平均單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)為47 278次,登陸前為29 815次,登陸后為17 463次;單位臺(tái)風(fēng)登陸前后總的閃電頻數(shù)最高的是8月,一天中最高的是17:00;一般情況下,臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度越強(qiáng),登陸后閃電頻數(shù)減少得更為迅速;而臺(tái)風(fēng)越弱,登陸后閃電頻數(shù)減少得不明顯,有些甚至出現(xiàn)了明顯的增加。
2)在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向上閃電活動(dòng)更為活躍,閃電活動(dòng)呈現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)非對(duì)稱(chēng)性,主要出現(xiàn)在其移動(dòng)方向的左側(cè)活動(dòng)。
3)不同等級(jí)的臺(tái)風(fēng)在登陸前后閃電頻數(shù)均主要集中在外雨帶,單位臺(tái)風(fēng)登陸前后平均閃電密度呈“兩高一低”型,即內(nèi)核區(qū)、外雨帶的閃電密度高于內(nèi)雨帶;
本研究對(duì)臺(tái)風(fēng)過(guò)程地閃活動(dòng)特征的相關(guān)分析,基于有限的資料分析得出,存在一定的局限性,有待于今后采集更多的個(gè)例做深入的研究。