張祎,邊學(xué)文,王康挺,張衛(wèi)斌,王振會(huì)
(1. 浙江省氣象安全技術(shù)中心,浙江杭州310008;2. 杭州市氣象局,浙江杭州310051;3. 南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院,江蘇南京210044)
熱帶降雨測(cè)量衛(wèi)星(TRMM)自1997年11月成功發(fā)射到2015 年4 月停止運(yùn)行[1-2],積累了大量的閃電(包含云閃和地閃)資料,并且由于該資料的長(zhǎng)期性和完整性,已被廣泛用于研究閃電氣候特征等。Boccippio 等[3]利用 1997—1999 年的 LIS 資料發(fā)現(xiàn)熱帶海洋和陸地閃電分布具有顯著的特征。郄秀書(shū)等[4]利用1997—2002 年的LIS 閃電資料對(duì)全球典型區(qū)域的閃電活動(dòng)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的閃電活動(dòng)在閃電頻數(shù)和閃電的光輻射能方面都有明顯的不同;郄秀書(shū)等[5]也利用1998—2001年LIS 閃電資料對(duì)青藏高原雷電活動(dòng)特征進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)閃電活動(dòng)受其特殊地形的熱力和動(dòng)力特征所調(diào)制。戴建華等[6]利用1998—2004年LIS資料分析了長(zhǎng)江三角洲的閃電特征,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域閃電次數(shù)的年差異較大、盛夏季節(jié)是閃電高發(fā)期,且閃電活動(dòng)受到熱輻射、地形等因素影響。王義耕等[7-8]分別利用9 年和10 年LIS 閃電資料分析了華南和西南地區(qū)的閃電時(shí)空分布特征,結(jié)果顯示華南閃電月分布呈雙峰值特征,南海水面為密度低值區(qū);西南地區(qū)閃電主要集中在春末仲夏,空間分布大體呈現(xiàn)東部、南部高的特點(diǎn);兩個(gè)地區(qū)閃電分別受當(dāng)?shù)叵聣|面、地形等因素影響。以上研究結(jié)果顯示,不同區(qū)域的閃電活動(dòng)存在顯著區(qū)別。
除了偏重區(qū)域閃電時(shí)空分布分析外,也有部分學(xué)者開(kāi)展了衛(wèi)星閃電資料與氣象要素關(guān)系的研究。例如,熊亞軍等[9]根據(jù)1995—2002 年OTD/LIS全球閃電資料,分析了區(qū)域閃電活動(dòng)對(duì)地面相對(duì)濕度的響應(yīng),結(jié)果表明當(dāng)?shù)孛嫦鄬?duì)濕度過(guò)大時(shí),相對(duì)濕度的增加不利于閃電活動(dòng)的發(fā)生;而當(dāng)相對(duì)濕度較小時(shí),相對(duì)濕度的增加有利于閃電活動(dòng)的發(fā)生。馬明等[10]研究了全球閃電活動(dòng)對(duì)氣溫變化的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)全球陸地和北半球陸地季平均的閃電頻次對(duì)地面氣溫和濕球溫度增加有靈敏的正響應(yīng),但在南半球、熱帶等其他區(qū)域,季平均的閃電頻次與地面溫度年際變化之間無(wú)明顯相關(guān)。杜賽等[11]研究了我國(guó)西南兩個(gè)區(qū)域閃電活動(dòng)和氣溶膠的相關(guān)性,結(jié)果顯示氣溶膠高和低的兩個(gè)地區(qū)氣溶膠對(duì)閃電活動(dòng)的影響是相反的。Dai 等[12]利用TRMM 衛(wèi)星10 年LIS 資料,研究了中國(guó)九個(gè)季風(fēng)區(qū)的閃電活動(dòng)與對(duì)流指數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)各地區(qū)閃電與對(duì)流參數(shù)的相關(guān)性各不相同。上述研究表明,閃電活動(dòng)與一些氣象要素有關(guān),但是不同地區(qū)閃電與氣象要素的關(guān)系也有所不同。
利用衛(wèi)星閃電資料開(kāi)展時(shí)空分布研究及相關(guān)氣象要素分析為人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)閃電分布規(guī)律及影響要素提供了基礎(chǔ),但以上研究所使用的衛(wèi)星閃電資料往往數(shù)據(jù)時(shí)間過(guò)短、且空間分辨率多集中于0.25 °~2.50 °;另一方面浙江省位于我國(guó)東南沿海,雷電活動(dòng)比較頻繁,利用衛(wèi)星閃電資料開(kāi)展該地區(qū)的閃電研究較少。
本研究將采用更長(zhǎng)時(shí)間尺度(1998 年1 月1 日—2013 年12 月31 日)、更高空間分辨率的衛(wèi)星閃電產(chǎn)品[2]開(kāi)展浙江省及周邊地區(qū)(117.5~123.0°E,26~32°N)衛(wèi)星閃電資料的時(shí)空分布研究,并可能與閃電發(fā)生有關(guān)的氣象要素進(jìn)行相關(guān)性分析,以期為該地區(qū)進(jìn)一步科學(xué)開(kāi)展閃電預(yù)報(bào)及雷電防護(hù)提供參考依據(jù)。
本文所使用的衛(wèi)星閃電數(shù)據(jù)為T(mén)RMM/LIS 超高分辨率閃電定位產(chǎn)品[2]。該產(chǎn)品[2,13-14]根據(jù)LIS軌道“閃電”數(shù)據(jù)并綜合考慮觀測(cè)持續(xù)時(shí)間和探測(cè)效率統(tǒng)計(jì)得到。產(chǎn)品[2]包含年、月、日、季節(jié)及年逐日五個(gè)氣候數(shù)據(jù)集,其空間分辨率為0.1°,時(shí)間范圍為 1998 年 1 月 1 日—2013 年 12 月 31 日,覆蓋范圍為南北緯38 °之間的全區(qū)域。
本文所使用的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集[15]。該數(shù)據(jù)集[15-17]包含近地面氣溫、近地面氣壓、近地面空氣比濕、近地面全風(fēng)速、地面向下短波輻射、地面向下長(zhǎng)波輻射、地面降水率共7 個(gè)要素。數(shù)據(jù)[15]時(shí)間分辨率為3 小時(shí),水平空間分辨率為0.1 °,時(shí)間范圍為1979 年1月 1 日—2018 年 12 月 31 日,覆蓋范圍為中國(guó)大陸。本文選取近地面氣溫、近地面空氣比濕、地面向下短波輻射、地面向下長(zhǎng)波輻射、地面降水率等5個(gè)參數(shù)。
根據(jù)LIS 年氣候數(shù)據(jù)產(chǎn)品,統(tǒng)計(jì)了研究范圍內(nèi)的閃電空間分布(圖1)。
圖1 研究區(qū)域閃電密度空間分布圖
(1) 1998—2013年,區(qū)域內(nèi)的閃電平均密度為5.97 f1/(km2·a),其中陸地閃電平均密度為7.94 f1/(km2·a),海洋閃電平均密度為 2.09 f1/(km2·a)。陸地閃電平均密度為海洋閃電平均密度的3.80 倍,該值小于全球陸地海洋閃電比[22],但與華南地區(qū)[7]研究結(jié)果較一致,其主要原因是本研究范圍海域和文獻(xiàn)[7]的海域均為近海地區(qū),近海地區(qū)的閃電密度遠(yuǎn)大于深海地區(qū)[22]。閃電密度從陸地到海洋呈現(xiàn)斷崖式下降變化帶,該結(jié)果與文獻(xiàn)[23-24]等研究結(jié)果一致,反映了陸地更容易產(chǎn)生對(duì)流活動(dòng)[3],其原因應(yīng)該是受下墊面及對(duì)應(yīng)的氣象條件不同影響。
(2) 研究區(qū)域陸地閃電總體較活躍,但空間分布不均勻,其中閃電密度最大值為28.41 f1/(km2·a),位于寧波余姚。此外,在金華義烏、杭州淳安建德交界處、湖州安吉德清交界處等地也存在密度高值區(qū)。陸地閃電密度低值主要集中在嘉興、杭州淳安、衢州開(kāi)化常山交界處、紹興嵊州及金華磐安等地。研究區(qū)域內(nèi)陸地閃電分布情況應(yīng)該是受到了氣候、下墊面、地形等多種因素的影響。區(qū)域地處亞熱帶季風(fēng)氣候,雨量充沛,閃電總體較活躍;地形復(fù)雜,含山地、丘陵、沖擊平原和大型水體等,不同的下墊面、地形及氣象條件導(dǎo)致了陸地閃電分布不均勻。
3.2.1 閃電月變化
根據(jù)LIS月氣候數(shù)據(jù)產(chǎn)品,統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)域內(nèi)陸地、海洋以及海陸的逐月平均閃電密度(圖2a)。(1) 研究區(qū)域內(nèi)陸地、海洋以及海陸的平均閃電密度值逐月變化有很好的一致性:自1 月開(kāi)始,閃電密度值緩慢上升,5 月閃電密度值略有下降,隨后迅速上升,并于7—8 月達(dá)到最大值,其中8 月峰值陸地、海洋及海陸的閃電平均密度分別為7.75×10-2、1.92×10-2和 5.79×10-2f1/(km2·d);9 月開(kāi)始閃電密度迅速下降,并于12月達(dá)到最小值,分別為1.94×10-4、2.01×10-4和1.96×10-4f1/(km2·d)。海洋與陸地閃電密度的月變化具有較好的一致性,主要原因是研究海域?yàn)榻5貐^(qū),近海地區(qū)閃電活動(dòng)與大陸閃電活動(dòng)有密切聯(lián)系[22]。(2) 研究區(qū)域內(nèi)閃電活動(dòng)具有較明顯的季節(jié)變化特征:夏季閃電密度最大,冬季閃電密度值最小。該研究成果與文獻(xiàn)[4,22,25-26]等結(jié)論一致,反映了北半球中緯度及附近夏季熱對(duì)流活動(dòng)最頻繁。(3) 陸地閃電密度值總體上大于海洋閃電密度值,但在11月、12月、1月,海洋閃電密度值略大于陸地閃電密度值。11 月、12 月、1 月陸地閃電密度值分別為4.57×10-4、1.94×10-4和 3.64×10-4f1/(km2·d),海洋密度值分別為8.94×10-4、2.01×10-4和4.72×10-4f1/(km2·d),該研究結(jié)果與文獻(xiàn)[27]一致:在熱帶輻合帶以外區(qū)域,冬季海洋閃電多于陸地,主要原因是冬季海洋溫度較高,溫暖的海水在寒冷季節(jié)將為對(duì)流的產(chǎn)生提供能量。因此,研究區(qū)域冬季海洋更易形成對(duì)流活動(dòng)。
3.2.2 閃電日變化
根據(jù)LIS日氣候數(shù)據(jù)產(chǎn)品,統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)域內(nèi)陸地、海洋以及海陸的逐時(shí)平均閃電密度(圖2b)。(1) 陸地閃電密度總體上呈現(xiàn)單峰結(jié)構(gòu):08:00(北京時(shí)間,下同)波谷對(duì)應(yīng)閃電密度為1.50×10-4f1/(km2·h);15:00 波峰對(duì)應(yīng)閃電密度為 2.38×10-3f1/(km2·h)。研究區(qū)域內(nèi)陸地日變化峰谷發(fā)生時(shí)間與全球及亞洲等陸地閃電密度日變化峰谷發(fā)生時(shí)間[28]有較好的一致性,與我國(guó)中東部地閃密度日分布[26]也有較好的一致性,進(jìn)一步驗(yàn)證了研究區(qū)域陸地午后對(duì)流活動(dòng)比較頻繁[6,26]。(2) 就海洋閃電密度而言,日變化整體較平緩,呈現(xiàn)雙峰雙谷波形:03:00 首個(gè)波峰對(duì)應(yīng)閃電密度為4.05×10-4f1/(km2·h);10:00 出現(xiàn)首個(gè)波谷值,對(duì)應(yīng)的閃電密度為6.50×10-5f1/(km2·h);18:00 出現(xiàn)第二個(gè)峰值,此時(shí)閃電密度為 5.99×10-4f1/(km2·h);23:00 出現(xiàn)第二個(gè)谷值,密度為1.43×10-4f1/(km2·h)。該研究結(jié)果符合文獻(xiàn)[4]給出的結(jié)論:海洋閃電活動(dòng)主峰值發(fā)生在傍晚,凌晨還有一次峰值出現(xiàn)。(3) 陸地閃電密度總體上高于海洋閃電密度,但在凌晨03:00—06:00,海洋閃電密度略高于陸地閃電密度。03:00—06:00,海洋閃電密度值分別為 4.05×10-4、1.89×10-4、2.17×10-4、1.90×10-4f1/(km2·h),陸地閃電密度值分別為 3.42×10-4、1.84×10-4、1.84×10-4、1.77×10-4f1/(km2·h)。海洋閃電密度凌晨出現(xiàn)首個(gè)波峰,且此時(shí)閃電密度大于陸地閃電密度,該研究結(jié)果應(yīng)該與凌晨海水溫度相對(duì)較高有關(guān),將在后面進(jìn)一步深入分析。(4) 海陸閃電密度值日變化與陸地閃電密度平均值變化趨勢(shì)一致。
阿花把王義山叫過(guò)來(lái),對(duì)我和王義山的工作進(jìn)行了分工,又讓我把技術(shù)和質(zhì)量方面的事情交代給了王義山。王義山長(zhǎng)得精瘦,但接受得很快。他讓我想起了潘長(zhǎng)江的一句詼諧臺(tái)詞:濃縮的都是精品!確實(shí)是精品!阿花說(shuō),王義山在景花廠干四年多了,一直很敬業(yè),也很忠誠(chéng),工作踏實(shí),事情交給他你盡管放心。我也注意到,王義山是個(gè)不錯(cuò)的主管,虛心好學(xué),每次來(lái)了異型產(chǎn)品,他就站在我邊上,看我怎么做。學(xué)會(huì)了,又去教別人。
圖2 研究區(qū)域內(nèi)閃電時(shí)間變化
閃電活動(dòng)受到多種氣象要素共同作用的影響。為了進(jìn)一步探討各氣象要素可能對(duì)其產(chǎn)生的作用,本文分別統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)域內(nèi)閃電密度與各要素之間的關(guān)系。
由于中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集和亞洲大陸氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)集均為陸面數(shù)據(jù),因此僅統(tǒng)計(jì)研究區(qū)域內(nèi)陸地閃電密度逐月平均值和對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)氣象要素逐月平均值的變化關(guān)系;另外,由于亞洲大陸氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)集時(shí)間范圍為2002—2011 年,因此在研究陸地閃電密度與氣溶膠光學(xué)厚度的變化關(guān)系時(shí),氣溶膠光學(xué)厚度逐月平均值采用此時(shí)段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均值。各氣象要素與閃電密度逐月平均值相關(guān)系數(shù)如表1所示,逐月變化圖如圖3所示。
結(jié)合表1 和圖3 可看出,除氣溶膠光學(xué)厚度外,各氣象要素與閃電密度平均值的逐月變化趨勢(shì)有很好的一致性,均成正相關(guān)。其中,地面降水率和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)最高,為0.858 0;地面向下長(zhǎng)波輻射、地面向下短波輻射及近地面空氣比濕和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)均在0.700 0 以上;近地面氣溫和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)為0.667 0。
表1 閃電密度與氣象要素的相關(guān)系數(shù)
雷暴的發(fā)生主要由水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件[29]三方面綜合作用而造成。浙江及周邊地區(qū)衛(wèi)星閃電資料與地面向下短波輻射、長(zhǎng)波輻射和溫度成正相關(guān)(圖3a~3c),主要是因?yàn)椋旱孛嫦蛳露滩ㄝ椛涫且暂椛湫问降竭_(dá)地表的總太陽(yáng)輻射,長(zhǎng)波輻射是來(lái)自大氣本身的熱輻射和來(lái)自云的熱輻射[30]。因此,輻射值的大小與太陽(yáng)輻射、云層分布及地表屬性有關(guān),該值的大小也將直接影響地表溫度的高低。浙江及周邊區(qū)域從冬季開(kāi)始至春季、夏季,隨著地面向下短波輻射和長(zhǎng)波輻射增強(qiáng)時(shí),地表溫度逐步升高,地面熱空氣的上升運(yùn)動(dòng)逐步增強(qiáng),其大氣層結(jié)不穩(wěn)定度和抬升力均逐步增大,更有利于雷暴的形成和發(fā)展,因此閃電密度值也逐漸增加;之后,進(jìn)入秋季、冬季,隨著輻射值下降,地表溫度逐漸減少,大氣層結(jié)也更加穩(wěn)定,閃電密度也逐漸下降。該研究成果與文獻(xiàn)[10,31]研究成果有很好的一致性。
圖3 研究區(qū)域內(nèi)閃電密度與各氣象要素平均值的月變化
研究區(qū)域內(nèi)近地面空氣比濕和閃電密度平均值成正相關(guān)(圖3d),其統(tǒng)計(jì)結(jié)果與南京地區(qū)[32]研究結(jié)果一致。這主要是與雷暴形成的水汽條件[29]有關(guān)。對(duì)流的發(fā)生、發(fā)展需要以一定的濕度條件為基礎(chǔ),較小的濕度難以形成產(chǎn)生閃電活動(dòng)所需一定強(qiáng)度的云[9]。夏季,源于印度洋的西南季風(fēng)和西太平洋的東南季風(fēng)為我國(guó)帶來(lái)充足的水汽,造成東部和南部季風(fēng)區(qū)比濕增加[33],雷暴云形成的水汽條件逐漸成熟,閃電密度值逐漸增大;冬季我國(guó)大部地區(qū)盛行寒冷干燥的西北和東北氣流,比濕值下降[33],閃電密度值也逐漸減小。
圖3e顯示降水率和閃電密度平均值的逐月變化趨勢(shì)也有很好的一致性,這主要是因?yàn)椋洪W電活動(dòng)和降水都是云內(nèi)動(dòng)力和微物理過(guò)程作用的產(chǎn)物。閃電的發(fā)生與云內(nèi)粒子所攜帶的電荷有關(guān),而冰相粒子則是電荷的重要載體,因此冰相粒子與閃電的發(fā)生有緊密的聯(lián)系[34-36]。當(dāng)對(duì)流云系內(nèi)冰相物含量較高時(shí),閃電活動(dòng)也會(huì)比較頻繁。降水的發(fā)生則直接與云內(nèi)粒子的含量有關(guān),它是云內(nèi)粒子凝結(jié)成核、碰并增長(zhǎng),在上升氣流和重力共同作用下下落的產(chǎn)物[37]。云內(nèi)粒子含量豐富的區(qū)域,降水特別是對(duì)流降水也相對(duì)較強(qiáng)[37]。浙江省短時(shí)強(qiáng)降水主要是以臺(tái)風(fēng)及午后分散性熱對(duì)流為主[38-39],夏季隨著研究區(qū)域內(nèi)對(duì)流及臺(tái)風(fēng)天氣的增加,其降水率也最大;而對(duì)流、臺(tái)風(fēng)云墻、外圍云系[40]等都存在著激烈的閃電活動(dòng),其閃電活動(dòng)也最頻繁。
氣溶膠光學(xué)厚度與閃電密度值呈現(xiàn)弱的負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.397 8。由圖3f 可見(jiàn),6 月之前,研究區(qū)域內(nèi)閃電平均密度值較小,而氣溶膠光學(xué)厚度值較大;7 月閃電密度值迅速增加,并于8 月達(dá)到峰值;而氣溶膠光學(xué)厚度平均值則快速減少,并于8月到達(dá)最小值;此后,閃電密度值逐步減小,而氣溶膠光學(xué)厚度平均值則逐漸增加,并于11 月出現(xiàn)拐點(diǎn)。閃電與氣溶膠的關(guān)系十分復(fù)雜。一方面,氣溶膠可通過(guò)微物理作用影響冰相粒子的生成和對(duì)流的發(fā)展而影響閃電活動(dòng)[11,41-42];另一方面,氣溶膠可通過(guò)輻射效應(yīng)而影響閃電活動(dòng)[43-44]。本文研究結(jié)果顯示:冬春季,研究區(qū)域內(nèi)氣溶膠濃度較高,閃電密度值較小,可能原因是大量的氣溶膠通過(guò)吸收和散射太陽(yáng)輻射減少了到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射,降低了從地面到低層大氣的對(duì)流能量[43-45];對(duì)流抬升的減弱不利于液態(tài)水輸送到凍結(jié)層以上,抑制了冰相過(guò)程的發(fā)展,從而減弱閃電活動(dòng)的強(qiáng)度[45]。夏季氣溶膠濃度較小但閃電密度迅速增加,可能原因是夏季由于降水的清洗作用導(dǎo)致氣溶膠濃度快速減少,太陽(yáng)輻射能更有效到達(dá)地面使地面升溫,從而促進(jìn)閃電的增加。因此研究區(qū)域內(nèi)氣溶膠對(duì)于閃電活動(dòng)的影響應(yīng)該主要受氣溶膠輻射效應(yīng)的影響。研究區(qū)域內(nèi)城市眾多、人口密集,人類活動(dòng)導(dǎo)致大量空氣污染物排放,使該區(qū)域氣溶膠濃度較高,進(jìn)一步證實(shí)了文獻(xiàn)[11,45-46]的研究成果,即在氣溶膠濃度較高的區(qū)域,氣溶膠通過(guò)輻射效應(yīng)影響閃電。
綜上所述,研究區(qū)域閃電密度受到局地氣象條件熱輻射、水汽等各氣象要素的影響,因此也可進(jìn)一步解釋本文第3 節(jié)中研究區(qū)域的閃電時(shí)空分布特點(diǎn)。該地區(qū)夏季熱輻射不斷增加,地表溫度通常于午后達(dá)到最大值,加之充足的水汽條件,易形成雷暴產(chǎn)生的水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件[29],因此該區(qū)域閃電密度總體上在夏季午后呈現(xiàn)最大值。
陸地閃電密度值總體上大于海洋閃電密度值,該研究成果與文獻(xiàn)[3-4,7,22-24,47-48]研究成果一致。Boccippio 等[3]研究指出:海洋和陸地閃電密度的不同主要是因?yàn)楹Q蠛完懙氐睦妆?shù)量不同,并非海洋和陸地每個(gè)雷暴產(chǎn)生的閃電數(shù)量差異引起。一般情況下陸地更容易產(chǎn)生雷暴,主要是因?yàn)樗w的比熱大于陸地[47-48],陸地表面感熱湍流通量和鮑恩比大于海洋[47]。一般情況在太陽(yáng)熱輻射作用下,地面溫度升高較海洋更快,陸地低層大氣受熱產(chǎn)生的垂直上升運(yùn)動(dòng)更有利于形成熱對(duì)流。但在夜間和冬季,由于水域溫度下降的比陸地慢,當(dāng)水體溫度高于陸地溫度時(shí),等溫線從陸地到海面傾斜上升,這樣在夜間和冬季海上容易形成上升氣流,更有利于雷暴形成[7]。因此研究區(qū)域陸地閃電密度值總體上大于海洋閃電密度值,但在冬季及凌晨,海洋平均閃電密度略大于陸地閃電密度。
通過(guò)對(duì)1998—2013年浙江省及周邊地區(qū)衛(wèi)星閃電數(shù)據(jù)分析,并結(jié)合中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集、亞洲大陸氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)集對(duì)比分析,得到以下結(jié)論。
(1) 研究區(qū)域內(nèi)閃電平均密度為5.97 f1/(km2·a),其中陸地的閃電平均密度為7.94 f1/(km2·a),海洋閃電平均密度為2.09 f1/(km2·a)。陸地閃電平均密度為海洋閃電平均密度的3.80 倍。研究區(qū)域陸地閃電總體較活躍,但空間分布不均勻。閃電密度最大值為28.41 f1/(km2·a),位于寧波余姚。此外,在金華義烏、杭州淳安建德交界處、湖州安吉德清交界處等地也存在密度高值區(qū)。陸地閃電密度低值主要集中在嘉興、杭州淳安、衢州開(kāi)化常山交界處、紹興嵊州及金華磐安等地。
(2) 就月變化而言,研究區(qū)域內(nèi)陸地、海洋以及海陸的平均閃電密度逐月變化趨勢(shì)有很好的一致性;夏季閃電密度最大,8月峰值陸地、海洋及海陸的閃電平均密度分別為7.75×10-2、1.91×10-2和5.79×10-2f1/(km2·d);冬季閃電密度值最小,12 月最小值分別為1.94×10-4、2.01×10-4和1.96×10-4f1/(km2·d);陸地閃電密度值總體上大于海洋閃電密度值,但在 11 月、12 月、1 月,海洋閃電密度值略大于陸地閃電密度值。
(3) 就日變化而言,該區(qū)域內(nèi)陸地閃電密度呈現(xiàn)單峰結(jié)構(gòu):波谷發(fā)生于08:00,閃電密度為1.50×10-4f1/(km2·h);波峰出現(xiàn)在15:00,閃電密度為2.38×10-3f1/(km2·h);海洋閃電密度呈現(xiàn)雙峰雙谷波形:波峰出現(xiàn)于03:00 和18:00,對(duì)應(yīng)的閃電密度分別為 4.05×10-4、5.99×10-4f1/(km2·h);波谷出現(xiàn)于10:00 和23:00,對(duì)應(yīng)的閃電密度分別為6.50×10-5、1.43×10-4f1/(km2·h)。陸地閃電密度總體上高于海洋閃電密度,但在凌晨03:00—06:00,海洋閃電密度略高于陸地閃電密度。
(4) 該區(qū)域陸地氣溫、地面輻射、比濕及降水率與閃電密度月變化均成正相關(guān)。其中,地面降水率和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)最高,為0.858 0;地面向下長(zhǎng)波輻射、地面向下短波輻射及近地面空氣比濕和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)均在0.700 0 以上;近地面氣溫和閃電密度月變化的相關(guān)系數(shù)為0.667 0。氣溶膠光學(xué)厚度與閃電密度值呈現(xiàn)弱的負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.397 8。
致 謝:感謝NASA GHRC 提供LIS 超高分辨率閃電氣候數(shù)據(jù);感謝中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所提供中國(guó)區(qū)域地面氣象要素驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集;感謝中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所遠(yuǎn)程通訊地學(xué)處理(TGP)課題組提供亞洲大陸氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)集。