王凱 鞠曉雨 邱陽陽 程向陽

（1.淮河流域氣象中心，安徽 合肥 230061；2.安徽省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，安徽 合肥 230061）

引言

閃電也稱雷電，是自然界最為重要的大氣現(xiàn)象之一。強(qiáng)雷暴過程不僅伴隨著強(qiáng)降雨、大風(fēng)及冰雹等災(zāi)害性天氣，易引發(fā)洪水、泥石流等衍生災(zāi)害，同時(shí)放電過程中形成的大電流及其輻射的電磁場(chǎng)，往往會(huì)對(duì)電力、交通、通信、化工、電子等行業(yè)造成嚴(yán)重破壞及經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅到人民生命安全。通過對(duì)閃電參數(shù)進(jìn)行分析，研究其物理特性，對(duì)提高強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)水平以及雷電災(zāi)害防御能力等具有重要意義。由于雷電分布特征與地形、海拔、緯度、天氣氣候條件、土壤電阻率等多種因素有關(guān)，近年來眾多學(xué)者開展了大量相關(guān)研究。王學(xué)良等［1］選取了湖北省面積大小接近的山區(qū)與平原區(qū)域，對(duì)比分析了兩地區(qū)的雷電參數(shù)分布特征及差異，發(fā)現(xiàn)山區(qū)地閃密度略高于平原地區(qū)，平原正地閃百分比和地閃平均強(qiáng)度均高于山區(qū)。胡豪和陶鑫［2］通過對(duì)惠州的閃電定位數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)地閃密度值隨海拔高度變化而變化，地閃密度和海拔高度兩曲線的走勢(shì)基本一致。劉海兵等［3］利用江西省2004—2015年地閃資料分析發(fā)現(xiàn)，江西省多雷區(qū)和強(qiáng)雷區(qū)大部分地處0—500 m的平原、丘陵和小起伏山地，而在500—2200 m的山區(qū)里，大部分地區(qū)為少雷區(qū)。劉雪濤等［4］根據(jù)云南地區(qū)1998—2013年衛(wèi)星閃電資料分析發(fā)現(xiàn)，云南閃電活動(dòng)的空間分布與地形和海拔高度密切相關(guān)，較低海拔向高海拔過渡地帶的閃電密度高。對(duì)于安徽省的雷暴參數(shù)，陳光舟等［5］通過分析安徽2008—2011年LD—II型閃電定位系統(tǒng)資料及不穩(wěn)定參數(shù)發(fā)現(xiàn)，南部的閃電數(shù)和平均電流強(qiáng)度比北部大，但北部正閃比例略高于南部，此外確定了閃電活動(dòng)的不穩(wěn)定參數(shù)閾值。程向陽等［6］對(duì)黃山風(fēng)景區(qū)雷電資料分析發(fā)現(xiàn)，山區(qū)閃電頻次與海拔高度呈正相關(guān)，而與平均雷電流強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)。欒紅等［7］利用2006—2009年安徽閃電定位資料研究發(fā)現(xiàn)，安徽南部地區(qū)閃電密度高于北部地區(qū)，主要是由于南部地區(qū)的地形以山丘為主，且安徽省南北氣候類型不同。以上研究發(fā)現(xiàn)了安徽南、北部的雷電特征差異，但針對(duì)安徽省山區(qū)和平原的閃電參數(shù)特征及其對(duì)比分析的研究較少。因此，結(jié)合安徽省ADTD（Advanced Direction Finding on Time Difference）閃電定位系統(tǒng)2011年1月1日至2019年12月31日的監(jiān)測(cè)資料，在安徽省境內(nèi)選取南部山區(qū)和北部平原區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)地閃頻次、極性以及雷電流強(qiáng)度等閃電參數(shù)特征并進(jìn)行對(duì)比分析，為研究不同下墊面的雷電活動(dòng)規(guī)律，優(yōu)化不同地區(qū)的雷電防護(hù)措施提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

結(jié)合安徽省地理特征，選取池州、宣城和黃山三市作為安徽省南部（簡(jiǎn)稱皖南）山區(qū)地形代表，位于119°40′—108°05′E、29°24′—31°19′N，面積總和約3.04×104km2，皖南山區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降水量達(dá)1100—2500 mm，其東、南、西三面分別與浙江省西部和江西省北部的低山丘陵接連成片，中間有明顯的三條山系呈西南至東北走向：黃山山系、池州九華山山系和皖浙交界的天目山山系，黃山的蓮花峰海拔最高，為1864.8 m。在三條平行的山系之間分布著許多山間盆地和谷地，海拔少數(shù)在100 m以下，多在200 m左右。為便于數(shù)據(jù)比較，選取面積總和近似的宿州、淮北、阜陽和亳州四市作為安徽北部（簡(jiǎn)稱皖北）平原地形代表，位于114°52′—118°10′E，32°25′—34°38′N，面積總和約3.10×104km2，皖北平原位于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，雨量適中，且具有暖溫帶向北亞熱帶漸變的過渡帶氣候特征，其東靠江蘇，西連河南，北望山東，整體以平原地貌為主，地勢(shì)平坦，僅東北部有石灰?guī)r殘丘分布。

1.2 資料來源

所用數(shù)據(jù)來源于安徽省ADTD閃電定位系統(tǒng)探測(cè)到的閃電資料。該系統(tǒng)于2010年建成，由3個(gè)或3個(gè)以上閃電定位儀組網(wǎng)的探測(cè)方式獲得，探測(cè)效率為80%—90%，包含7個(gè)探測(cè)子站，分別位于合肥、安慶、宣城、黃山、蚌埠、阜陽和六安，單站探測(cè)范圍為0—600 km，平均范圍為300 km，覆蓋安徽省，累積資料時(shí)間段為2010年3月30日至今，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)安徽省地閃發(fā)生的時(shí)間、地理位置、極性和電流強(qiáng)度等信息。本文選取時(shí)間序列為2011年1月1日至2019年12月31日閃電定位資料，并依據(jù)IEEE工業(yè)組文件規(guī)定的質(zhì)量控制方法，即“對(duì)于回?fù)綦娏鞣祽?yīng)用范圍的定義為2—200 kA”，剔除了雷電流幅值小于2 kA和大于200 kA的數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

為充分了解安徽省南部山區(qū)與北部平原閃電活動(dòng)特征，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解方法（Empirical Orthogonal Function，EOF）進(jìn)行分析。EOF方法不同于常規(guī)雷電時(shí)空規(guī)律分析方法，其能對(duì)有限區(qū)域內(nèi)不規(guī)則分布站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空分離，且分解的空間結(jié)構(gòu)具有明確的物理意義。通過將整個(gè)安徽省2011—2019年閃電頻次進(jìn)行插值統(tǒng)計(jì)得到該區(qū)域網(wǎng)格為1°×1°閃電頻次格點(diǎn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)矩陣，結(jié)合EOF方法提取主要數(shù)據(jù)特征量，得到安徽省閃電頻次的主要空間模態(tài)，從而進(jìn)一步分析閃電頻次時(shí)空分布的南北差異。

2 結(jié)果分析

2.1 閃電頻次

2.1.1年際變化

2011—2019年安徽省南部山區(qū)與北部平原的地閃總次數(shù)分別為640447次和225235次，見圖1。兩者的總地閃頻次變化趨勢(shì)基本一致，9 a來震蕩下降，且閃電頻次極大值和極小值所在年份一致，分別為2012年和2017年。皖南山區(qū)與皖北平原的年平均地閃密度分別為2.34次/（km2·a）和0.81次/（km2·a），前者約為后者的3倍。這與程向陽等［8］揭示的安徽地區(qū)雷暴分布山區(qū)多平原少的分布特征一致，且在針對(duì)近似緯度范圍的相鄰省份閃電頻次研究中，例如江蘇、湖北、浙江等［9-11］，均呈南多北少的分布特征。另一方面，9 a來皖南山區(qū)與皖北平原的正地閃比例分別為4.75%和6.15%，表明雖然皖北平原的閃電頻次遠(yuǎn)少于皖南山區(qū)，但正地閃發(fā)生比例更高，這與現(xiàn)有研究結(jié)論中，安徽南、北部有著不同的地貌特征、氣候差異以及強(qiáng)對(duì)流天氣性質(zhì)有關(guān)。皖南山區(qū)水汽條件較好，強(qiáng)對(duì)流天氣更為頻繁且常以強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)過程為主［5，12-13］，皖北平原較南部更易受到南下冷空氣影響且水汽相對(duì)較弱，冰雹過程占比較多［14］。MacGorman和Bungess［15］研究表明，造成冰雹天氣的雷暴過程中，正地閃比例明顯高于普通雷暴，郭潤(rùn)霞等［16］通過分析冰雹、雷暴大風(fēng)和對(duì)流性暴雨三次強(qiáng)對(duì)流天氣過程的閃電特征發(fā)現(xiàn)，三次天氣過程中的正閃比例分別為冰雹過程＞雷暴大風(fēng)過程＞對(duì)流性暴雨過程，且對(duì)流性暴雨個(gè)例中所發(fā)生的閃電頻數(shù)最高。

圖2 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原地閃頻次月變化Fig.2 Them onthly variations of lightning frequency in southern mountain areas and northern p lains of Anhui province from 2011 to 2019

2.1.2季變化與月變化

2011—2019年安徽省南部山區(qū)與北部平原的各月總地閃頻次變化見圖2。由圖2可知，兩者均呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化以及單峰特征。兩地區(qū)的夏季閃電頻次最多，分別占總頻次的73.89%和83.93%，其次是春季、秋季，最后為冬季，與現(xiàn)有眾多研究結(jié)論一致［5，11，17］。皖南山區(qū)的峰值在7月，皖北平原的峰值在8月，分別占全年的28.94%和44.62%，為雷電活動(dòng)的高發(fā)期。9月，兩地區(qū)閃電頻次均急劇下降，12月降至最低。2011—2019年皖南山區(qū)12月、1月均未探測(cè)到地閃發(fā)生，皖北平原也僅在12月探測(cè)到一次正地閃。以上數(shù)據(jù)表明，夏季7—8月是雷電最為活躍的時(shí)期，這主要因?yàn)橄募究諝馑渥?，伴隨閃電的對(duì)流活動(dòng)旺盛，在皖南山區(qū)，由于下墊面比皖北平原復(fù)雜，當(dāng)不穩(wěn)定的暖濕氣流進(jìn)入，受地形的抬升作用，更易形成強(qiáng)對(duì)流造成雷電活動(dòng)；9月后，天氣轉(zhuǎn)涼，熱力作用減弱，兩地區(qū)大氣中水汽含量下降，地閃頻數(shù)迅速減小。

正地閃占比方面，為充分比較兩者的地區(qū)差異，季節(jié)分布統(tǒng)計(jì)不同季節(jié)正地閃占全年總地閃的比例，月分布統(tǒng)計(jì)正地閃占當(dāng)月總閃的比例，見表1。由表1可知，春季、秋季皖南山區(qū)正地閃占比略高于皖北平原，而在夏季和冬季，皖北平原的正閃占比均要遠(yuǎn)高于皖南山區(qū)，匯總結(jié)果與年總正閃占比分布一致。表明在對(duì)流活躍以及冬季雷暴期，皖北平原比皖南山區(qū)的正地閃發(fā)生概率更高。從月變化分布來看，皖南山區(qū)2月正地閃占比最大，為28.56%，由于2011—2019年皖北平原僅在12月探測(cè)到一次正地閃，故該月占比為100%。兩地區(qū)正地閃占比最小值均出現(xiàn)在8月，分別為2.45%和4.33%，其次為9月、7月。正地閃占比月變化趨勢(shì)與閃電頻次變化趨勢(shì)基本相反，表明正閃占比與閃電高發(fā)的月份主要以負(fù)地閃為主，而在閃電發(fā)生低的冬季，正地閃活動(dòng)頻繁，這與正極性地閃容易在冬季出現(xiàn)的特點(diǎn)相一致［18］。

表1 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原各季節(jié)、月份的正閃占比Table 1 The proportions of positive lightning in different seasons and months in southern mountain areas and northern p lains of Anhui province from 2011 to 2019 %

2.1.3逐時(shí)變化

圖3 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原地閃頻次及正閃比逐時(shí)變化Fig.3 Hourly variations of lightning frequency and the proportion of positive lightning in southern mountain areas and northern p lains of Anhui province from 2011 to 2019

2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原每日逐時(shí)的閃電頻次及正閃比變化見圖3。由圖3可以看出，皖南山區(qū)的變化特征顯著，總地閃頻次在13—17時(shí)處峰值階段，極小值出現(xiàn)在02時(shí)，12時(shí)左右開始快速上升，15時(shí)達(dá)到一天的最大值，最大值為最小值的8.75倍，之后逐漸減少。皖北平原的峰值時(shí)段與皖南一致，但極小值出現(xiàn)在10時(shí)，隨后開始逐漸上升，16時(shí)達(dá)到一天的最大值，比皖南山區(qū)晚1 h左右，最大值為最小值的4.96倍。兩地區(qū)閃電頻次逐時(shí)變化的極大值、極小值時(shí)段和時(shí)間的異同與午后太陽輻射對(duì)低層大氣的加熱作用以及兩地下墊面的地理環(huán)境差異相關(guān)［19-21］。

從兩地區(qū)的正閃比逐時(shí)變化趨勢(shì)來看，與閃電頻次的相關(guān)性差異較大。皖南山區(qū)正閃比極大值在02時(shí)，最小值在15時(shí)，總體呈現(xiàn)與總地閃頻次極值時(shí)段基本相反的變化趨勢(shì)。結(jié)合上文分析得知，皖南山區(qū)在夜間至上午時(shí)段閃電活動(dòng)相對(duì)較弱，總地閃次數(shù)較少，負(fù)地閃次數(shù)也較少，正閃比較高；隨著午后強(qiáng)對(duì)流天氣逐漸活躍，總地閃和負(fù)地閃頻次的迅速增加，正閃占比迅速下降，在頻次達(dá)到極大值時(shí)降到最低。王學(xué)良等［1］在研究不同地區(qū)的日變化特征時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)，由于山區(qū)地形抬升作用，山區(qū)的雷暴云發(fā)展強(qiáng)于平原，使得在午后強(qiáng)雷暴活躍期間，山區(qū)正閃比低于平原；上午山區(qū)正閃比高于平原，與本文的研究結(jié)果一致。而皖北平原的正閃比極大值出現(xiàn)在13時(shí)，有研究表明［13］，安徽地區(qū)雹日多發(fā)生在淮北、宿州一帶，且有70%以上的冰雹發(fā)生在午后，強(qiáng)雷暴中，正地閃發(fā)生與固態(tài)強(qiáng)降水最大階段相對(duì)應(yīng)，與皖北平原正地閃日變化特征接近。

圖4 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原平均雷電流強(qiáng)度年變化Fig.4 Annual variations of average lightning current intensity in southern mountain areas and northern plains of Anhui province from 2011 to 2019

2.2 雷電流強(qiáng)度

2.2.1年際變化

4.3 當(dāng)大墻肢、連梁截面一定時(shí)，剛度比(大墻/小墻)越大，整體的剛度就越小。墻肢剛度一定時(shí)，連梁剛度越大，聯(lián)肢剪力墻的整體剛度越大。連梁剛度越大，墻肢截面變化對(duì)聯(lián)肢剪力墻整體剛度的影響越小。

2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原總地閃平均雷電流強(qiáng)度的年變化見圖4。由圖4可知，整體上皖北平原的年平均強(qiáng)度更高，成勤等［22］在對(duì)中國(guó)中部五省的南北閃電參數(shù)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)南向北越過30.8°N后，30.8°—36.4°N的正、負(fù)閃電強(qiáng)度均隨著緯度的增加整體呈上升趨勢(shì)。皖南山區(qū)的年平均強(qiáng)度為47.75 kA，最大值出現(xiàn)在2014年，為59.45 kA，皖北平原為57.90 kA，最大值出現(xiàn)在2013年，為77.52 kA。分析發(fā)現(xiàn)，極值出現(xiàn)的原因是當(dāng)年發(fā)生了若干次冬季雷暴過程，產(chǎn)生的雷電流幅值較大。

為進(jìn)一步了解皖南山區(qū)與皖北平原雷電流強(qiáng)度的差異，對(duì)2011—2019年兩地區(qū)的正、負(fù)閃雷電流強(qiáng)度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見表2。由表2可知，皖南山區(qū)正地閃強(qiáng)度范圍為52.05—71.24 kA，平均為56.21 kA，負(fù)地閃強(qiáng)度范圍為33.10—47.68 kA，平均為39.29 kA。皖北平原正地閃強(qiáng)度范圍為55.26—88.87 kA，平均為66.98 kA，負(fù)地閃強(qiáng)度范圍為39.23—66.16 kA，平均為48.81 kA。綜上，無論正地閃還是負(fù)地閃，皖北平原均要高于皖南山區(qū)。原因可能有兩方面：一是相對(duì)皖南山區(qū)來說，皖北平原的土壤電阻率更小，而有研究表明［20］，土壤電阻率與雷電流幅值呈負(fù)相關(guān)；二是山區(qū)較平原地區(qū)海拔高，雷暴云過境時(shí)，離地高度比平原地區(qū)低，在較低的雷云電勢(shì)下就觸發(fā)閃電，所以山區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷電流幅值的可能性比平原?。?1，23］。

表2 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原年正、負(fù)地閃強(qiáng)度Table 2 Intensities of positive and negative lightning in southern mountain areas and northern plains of Anhui province from 2011 to 2019 kA

2.2.2月變化

由2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原正、負(fù)地閃的月變化發(fā)現(xiàn)，1月和12月的閃電頻次極少，且冬季雷暴的正地閃雷電流強(qiáng)度較大，為更好地反映兩者的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，選取2—11月數(shù)據(jù)分析皖南山區(qū)與皖北平原的雷電流幅值月變化，見表3。由表3可知，兩地區(qū)的平均雷電流強(qiáng)度月變化趨勢(shì)保持一致，且皖南山區(qū)的強(qiáng)度整體上要小于皖北平原。其中，最大值均出現(xiàn)在10月，最小值均在8月。

表3 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原月均雷電流幅值Table 3 Monthly average lightning current amp litude in southern mountain areas and northern p lains of Anhui province from 2011 to 2019 kA

2011—2019年安徽省南部山區(qū)與北部平原的正、負(fù)地閃月變化見圖5，與平均雷電流強(qiáng)度不同，雷電活動(dòng)頻繁的夏季，兩地區(qū)的正、負(fù)閃雷電流強(qiáng)度均相對(duì)較小，幅值變化波動(dòng)不大；入秋以后正、負(fù)閃強(qiáng)度均開始增強(qiáng)，但極值出現(xiàn)時(shí)間不同，兩地區(qū)的正地閃雷電流極值均出現(xiàn)在2月，分別達(dá)80.88 kA和92.86 kA，隨后開始逐漸減弱，到8月降至最低，10月出現(xiàn)次峰值，且該月正地閃強(qiáng)度皖南山區(qū)略大于皖北平原；而負(fù)地閃極值大均出現(xiàn)在10月，分別為54.29 kA和72.26 kA，且僅在2月皖南山區(qū)負(fù)地閃強(qiáng)度略大于皖北平原。

圖5 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原雷電流強(qiáng)度月變化Fig.5 Monthly variations of lightning current intensity in southern mountain areas and northern plains of Anhui province during 2011—2019

2.2.3逐時(shí)變化

2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原的雷電流強(qiáng)度逐時(shí)變化見圖6。由圖6可知，兩地區(qū)的逐時(shí)平均雷電流強(qiáng)度范圍為37.77—57.35 kA，且皖北整體高于皖南。皖南山區(qū)的強(qiáng)正地閃發(fā)生時(shí)段為01—03時(shí)，最大值為57.38 kA，出現(xiàn)在02時(shí)；強(qiáng)負(fù)地閃發(fā)生時(shí)段為20—24時(shí)，最大值為39.85 kA，出現(xiàn)在21時(shí)。皖北平原的強(qiáng)正地閃發(fā)生的時(shí)間段為11—16時(shí)，最大值為71.17 kA，出現(xiàn)在15時(shí)；強(qiáng)負(fù)地閃發(fā)生的時(shí)間段為09—11時(shí)，最大值為51.97 kA，出現(xiàn)在10時(shí)。比較兩地區(qū)逐時(shí)的正、負(fù)地閃強(qiáng)度可見，雖然最大幅值出現(xiàn)時(shí)間不同，但皖南山區(qū)的正、負(fù)地閃以及皖北的負(fù)地閃均在午后至傍晚時(shí)段最低，與各自的閃電頻次活躍時(shí)段相反，皖北正地閃則在該時(shí)段達(dá)到最強(qiáng)，與該地區(qū)正閃比高值時(shí)段一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了皖北平原強(qiáng)雷暴中正地閃發(fā)生與固態(tài)強(qiáng)降水最大階段相對(duì)應(yīng)。

圖6 2011—2019年安徽南部山區(qū)與北部平原雷電流強(qiáng)度逐時(shí)變化Fig.6 Hourly variations of lightning current intensity in southern mountain areas and northern plains of Anhui province from 2011 to 2019

2.3 主成分分析

選取前5個(gè)特征向量進(jìn)行具體分析，得到2011—2019年安徽總閃頻次EOF第1—5模態(tài)，見圖7。

表4 2011—2019年安徽省閃電頻次主成分分析特征值及顯著性檢驗(yàn)Table 4 The eigenvalues and significance tests of the principal component analysis for lighting frequency in Anhui province from 2011 to 2019

圖7 2011—2019年安徽省總閃頻次EOF分解的第1模態(tài)（a）、第2模態(tài)（b）、第3模態(tài)（c）、第4空模態(tài)（d）和第5空模態(tài)（e）分布Fig.7 M odalities of the first（a），the second（b），the third（c），the fourth（d），the fifth（e）spatial vector fields of lightning frequency after EOF decom position in Anhui province from 2011 to 2019

圖7a為第1模態(tài)系數(shù)分布，方差貢獻(xiàn)占比24.361%（表4），是最主要的特征。第1模態(tài)空間函數(shù)在安徽區(qū)域內(nèi)均為正值，頻次大值區(qū)多集中在安徽中東部。第1模態(tài)表明安徽區(qū)域閃電活動(dòng)在空間上具有一致性。皖北平原與皖南山區(qū)閃電頻次總體變化趨勢(shì)基本一致，表明皖北平原與皖南山區(qū)閃電頻次變化較為同步的特征。

圖7b為第2模態(tài)系數(shù)分布，方差貢獻(xiàn)占比15.260%（表4）。皖南、皖北空間函數(shù)數(shù)值分布呈反相變化的特征，因此劃為南北反相型。正值區(qū)域的中心在皖北平原東部地區(qū)，負(fù)值區(qū)域的中心在皖南山區(qū)，說明安徽南北地區(qū)閃電發(fā)生具有反向差異。皖北平原雷電活動(dòng)與皖南山區(qū)相反，當(dāng)皖北地區(qū)雷電活動(dòng)頻繁時(shí)，皖南地區(qū)雷電活動(dòng)較少；當(dāng)皖北地區(qū)雷電活動(dòng)較少時(shí)，皖南山區(qū)雷電活動(dòng)頻繁。

圖7c為第3模態(tài)系數(shù)分布，方差貢獻(xiàn)占比7.714%（表4）?？臻g函數(shù)數(shù)值由北向南呈“+-+”分布，空間符號(hào)交錯(cuò)反向。當(dāng)皖北平原和皖南山區(qū)雷電活動(dòng)頻繁時(shí)，江淮流域之間的雷電活動(dòng)則較少。相反，當(dāng)皖北平原和皖南山區(qū)雷電活動(dòng)較少時(shí)，江淮流域之間的雷電活動(dòng)則較多。

圖7d為第4模態(tài)的系數(shù)分布，方差貢獻(xiàn)占比6.735%（表4）。雖然整體上來看，空間函數(shù)數(shù)值在安徽大部分區(qū)域?yàn)樨?fù)值，但皖南山區(qū)南部和皖北西部平原的空間函數(shù)符號(hào)仍然表現(xiàn)為正、負(fù)相反。負(fù)值的中心值位于皖北平原西部，淮河上游王家壩附近。當(dāng)皖北平原西部地區(qū)雷電活動(dòng)較少時(shí)，皖南山區(qū)南部雷電活動(dòng)則較為頻繁；當(dāng)皖北平原西部地區(qū)雷電活動(dòng)較少時(shí)，皖南山區(qū)南部反之。

圖7e為第5模態(tài)的系數(shù)分布，方差貢獻(xiàn)占比5.067%（表4），空間函數(shù)數(shù)值由北向南呈“-+-”分布，空間符號(hào)交錯(cuò)反向，正值中心位于皖西南的大別山區(qū)。當(dāng)皖北平原和皖南山區(qū)雷電活動(dòng)頻繁時(shí)，皖西南大別山區(qū)的雷電活動(dòng)則較少。相反，當(dāng)皖北平原和皖南山區(qū)雷電活動(dòng)較少時(shí)，皖西南大別山區(qū)的雷電活動(dòng)則很頻繁。

3 結(jié)論

（1）2011—2019年安徽南部山區(qū)和北部平原閃電頻次年變化趨勢(shì)為震蕩下降，年平均地閃密度分別為2.34次/（km2·a）和0.81次/（km2·a），正閃比例分別為4.75%和6.15%?？傮w而言，皖南山區(qū)的雷電活動(dòng)更為頻繁，皖北平原伴隨正地閃的強(qiáng)對(duì)流天氣占比較多。

（2）兩地區(qū)的地閃頻次均隨季節(jié)變化并呈單峰特征，夏季最高，分別占總頻次的73.89%和83.93%，皖南山區(qū)峰值為7月，皖北平原為8月。在雷暴多發(fā)期的3—9月，兩地區(qū)正閃占比與閃電頻次變化趨勢(shì)基本相反。在閃電頻次逐時(shí)變化趨勢(shì)方面，皖南山區(qū)依舊整體高于皖北平原，兩地均在午后至傍晚時(shí)期達(dá)到峰值，但皖南山區(qū)逐時(shí)變化非常顯著，最大值為最小值的8.75倍，且與正閃比趨勢(shì)相反；而皖北閃電頻次逐時(shí)變化波動(dòng)相對(duì)較小，與正閃比趨勢(shì)更為接近。

（3）皖北平原雷電流強(qiáng)度整體上大于皖南山區(qū)，其中正、負(fù)地閃的平均強(qiáng)度為66.98 kA、48.81 kA，分別高出皖南山區(qū)10.77 kA、9.52 kA，其主要原因可能與兩地區(qū)的緯度、海拔、主要強(qiáng)對(duì)流天氣類型以及土壤電阻率有關(guān)。相對(duì)皖北平原，皖南山區(qū)正、負(fù)閃強(qiáng)度的月變化差異不大；逐時(shí)變化方面，皖南山區(qū)的正、負(fù)地閃以及皖北的負(fù)地閃均在午后至傍晚時(shí)段最低，而皖北正地閃在該時(shí)段達(dá)到最強(qiáng)。

（4）空間分布上，通過對(duì)安徽省總閃電頻次的主成分分析，經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解后得到的前5個(gè)特征向量表明，皖南山區(qū)和皖北平原雷電活動(dòng)變化趨勢(shì)既具有基本一致性，也具有明顯區(qū)域差異，皖南山區(qū)與皖北平原兩者之間雷電活動(dòng)變化具有反相性。