馮桂力 侯淑梅 張騫 鄧猛

摘 要 2020年6月1日下午至夜間，山東部分地區(qū)出現(xiàn)降雹天氣，利用衛(wèi)星和雷達(dá)以及閃電探測(cè)資料詳細(xì)分析此次降雹過(guò)程的閃電和雷達(dá)參量特征。結(jié)果表明：（1）魯北和魯中雹暴閃電活動(dòng)的主要差異為：魯中雹暴的對(duì)流強(qiáng)度強(qiáng)于魯北雹暴，其正地閃比例和正地閃平均強(qiáng)度明顯高于魯北雹暴。其相同特征為：在開(kāi)始階段正地閃比例和云閃占總閃電的比例較高；在地面降雹開(kāi)始之前總閃電頻數(shù)均出現(xiàn)躍增，其峰值提前降雹6～18 min，同時(shí)云閃表現(xiàn)更加活躍；地面出現(xiàn)降雹之后，云閃頻數(shù)快速下降，地閃占總閃電比增加，甚至超過(guò)50%。（2）雹暴的閃電活動(dòng)均發(fā)生在云頂溫度小于-50℃的云區(qū)內(nèi)，且密集出現(xiàn)在云頂溫度小于-60℃的范圍內(nèi)。閃電主要發(fā)生在30 dBZ以上回波區(qū)域，密集的云閃對(duì)應(yīng)強(qiáng)對(duì)流區(qū)，表明云內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)劇烈。負(fù)地閃與差分相移率K_DP>0.5 （°）·km^-1和差分反射率Z_DR＞2.0 dB的區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系非常一致，表明負(fù)地閃與強(qiáng)降水區(qū)密切相關(guān)。雹暴回波穹隆區(qū)的Z_DR值較高、零滯后相關(guān)系數(shù)（C_c）值較低，很好地指示了上升氣流區(qū)。較高的水平反射率因子（Z_H）和較低的C_c以及較低的Z_DR區(qū)域?qū)?yīng)冰雹粒子區(qū)域。閃電很好地對(duì)應(yīng)于云內(nèi)霰、濕雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子區(qū)。（3）0℃以上Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積、Z_H≥30 dBZ的冰水含量與總閃電頻數(shù)的時(shí)間演變趨勢(shì)基本一致，其與總閃電頻數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.756、0.780和0.710，進(jìn)一步證實(shí)大的冰相粒子在起電過(guò)程中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞 雙偏振雷達(dá)特征；雹暴；總閃電；觀測(cè)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P446；P412.25文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2096-3599（2024）01-0024-15

DOI：10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230728002

收稿日期：2023-07-28；修回日期：2023-10-07

基金項(xiàng)目：山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2023MD025，ZR2021MD010）；山東省氣象局科研項(xiàng)目（2022sdqxz8）

第一作者簡(jiǎn)介：馮桂力，男，博士，正高級(jí)工程師，主要從事強(qiáng)對(duì)流天氣及閃電活動(dòng)研究，fenggl@lzb.ac.cn。

通信作者簡(jiǎn)介：

Analysis on lightning activities and radar characteristics of a typical continuous hail process in Shandong

FENG Guili^{1，2，3}， HOU Shumei^1，4， ZHANG Qian^1，5， DENG Meng^1，5

（1. Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong， Jinan 250031， China; 2. Shandong Institute of Meteorological Sciences， Jinan 250031， China; 3. Changdao National Climate Observatory， Changdao 265800， China; 4. Shandong Meteorological Observatory， Jinan 250031， China; 5. Shandong Meteorological Engineering Technology Center， Jinan 250031， China）

Abstract Hailstorms occurred in several areas of Shandong from afternoon to night on 1 June 2020. Using data of satellite， radar， and lightning detection system， the characteristics of lightning and radar parameters in the hailstorms are analyzed in detail. The results show that the major differences of the hailstorms in the northern and central Shandong Province are that the convective intensity of the hailstorm in the central Shandong Province is stronger than that in the northern part， and the ratio of positive CG （cloud-to-ground） to total CG lightning and the average current intensity of positive CG lightning in the central Shandong Province are obviously higher than those in the northern part. The common features of the two hailstorms are that the proportion of positive CG lightning is higher at the initial stage， and the percentage of IC （intracloud） lightning with respective to total lightning （including IC lightning and CG lightning） at the developing stage is higher than that at other stages. The lightning frequency， for both total lightning and IC lightning， increases sharply before hail is observed， their peak values are 6-18 min in advance of the occurrence of hailstones on the ground， and IC lightning is more active. After the hailstones land on surface， the frequency of IC lightning decreases rapidly， and the proportion of CG lightning to total lightning increases， even exceeding 50%. The lightning activities of hailstorms all occur in the cloud area where the cloud top temperature is below -50℃， and tend to cluster? in the area of cloud top temperature below -60℃. The lightning occurs mostly in strong convective areas with the reflectivity above 30 dBZ. The dense IC lightning corresponds to the strong convective area， where the vertical velocity in the cloud is very high. The spatial distribution of negative CG lightning is remarkably consistent with the area with K_DP>0.5 （°）·km^-1and Z_DR>2.0 dB， indicating that negative CG lightning is closely related to the strong rainfall area. The high Z_DRand low C_cin the echo vault of hailstorm are good indications for the strong updraft area. The areas with high Z_H， low C_c， and low Z_DRcorrespond to the areas with hailstones. The location of lightning corresponds well to the areas with large ice particles such as graupel， wet snow， hail， and dry snow. The volume with Z_DR≥1.0 dB， the volume with Z_H≥30 dBZ， and the ice water content of Z_H≥30 dBZ above 0℃ are basically consistent with the evolution trend of the total lightning frequency， and the Pearson correlation coefficients between them and the total lightning frequency are 0.756， 0.780， and 0.710， respectively. It is further confirmed that large ice particles play a leading role in the electrification of thunderstorms.

Keywords dual-polarization radar characteristics; hailstorm; total lightning; observational analysis

引言

冰雹天氣系統(tǒng)除產(chǎn)生降雹外，通常還伴有強(qiáng)降水、破壞性大風(fēng)和閃電等災(zāi)害性天氣，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。近年來(lái)，隨著雷暴探測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究人員利用閃電定位系統(tǒng)和多種雷達(dá)觀測(cè)資料對(duì)冰雹天氣過(guò)程進(jìn)行了大量分析，并得出了許多有意義的結(jié)論。大量的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，冰雹、龍卷等強(qiáng)風(fēng)暴的閃電活動(dòng)特征通常不同于普通雷暴，往往表現(xiàn)出較高的正地閃比例^［1-3］。MacGorman等^［4］、Stolzenburg^［5］研究表明，強(qiáng)對(duì)流天氣通常發(fā)生在風(fēng)暴中正地閃占優(yōu)勢(shì)的階段，還有研究^［6-7］表明在災(zāi)害性天氣發(fā)生前通常會(huì)出現(xiàn)閃電頻數(shù)躍增現(xiàn)象。Yao等^［8］發(fā)現(xiàn)正地閃比例與冰雹直徑之間存在正相關(guān)關(guān)系，正地閃比例高的雷暴降雹持續(xù)時(shí)間傾向更長(zhǎng)。然而，一些強(qiáng)風(fēng)暴卻產(chǎn)生異常低的地閃頻數(shù)^［9-10］，而并非通常認(rèn)為的對(duì)流越強(qiáng)，雷暴的地閃活動(dòng)也越強(qiáng)。Carey等^［11］研究發(fā)現(xiàn)，一些非常強(qiáng)的風(fēng)暴并沒(méi)有產(chǎn)生大量的正地閃，甚至在降雹階段和降雹區(qū)域出現(xiàn)的地閃非常少^［12-13］。Qie等^［14］對(duì)中國(guó)內(nèi)陸高原地區(qū)雷暴的地閃特征進(jìn)行研究也發(fā)現(xiàn)，弱雷暴過(guò)程通常具有較高的正地閃發(fā)生比例，中尺度對(duì)流系統(tǒng)的層狀云區(qū)通常也以正地閃為主。Seity等^［15］分析發(fā)現(xiàn)閃電頻數(shù)、上升氣流和雹/霰回波體積之間存在很好的相關(guān)性，云閃頻數(shù)能很好地指示霰粒區(qū)域的垂直拓展情況。López等^［16］對(duì)一個(gè)具有超級(jí)單體結(jié)構(gòu)的雹暴進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，凍結(jié)層以上霰粒的增長(zhǎng)與總地閃數(shù)量的增多或減少有關(guān)，該雷暴出現(xiàn)的3次短時(shí)間地閃增多現(xiàn)象均是由小冰雹下落造成的。還有一些研究^［17-18］表明大尺度雹粒子主導(dǎo)的區(qū)域電荷濃度低，不利于閃電活動(dòng)。一是因?yàn)楸?shù)濃度較低而具有較小的集合表面積，在冰-冰碰撞中電荷轉(zhuǎn)移總量??；二是冰雹降落過(guò)程中不斷融化形成液態(tài)水膜，不利于冰-冰碰撞彈開(kāi)而產(chǎn)生電荷分離。

近年來(lái)，由于雙線偏振雷達(dá)具有識(shí)別降水粒子相態(tài)的能力，其在冰雹識(shí)別預(yù)警等強(qiáng)對(duì)流天氣研究方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用^［19-24］。研究發(fā)現(xiàn)差分反射率（Z_DR）柱與強(qiáng)風(fēng)暴上升氣流密切相關(guān)，是對(duì)流風(fēng)暴明顯的偏振特征之一。Z_DR柱形態(tài)特征的變化信號(hào)可以提前于上升氣流最大值的出現(xiàn)和反射率因子的增強(qiáng)，與冰雹增長(zhǎng)潛力、地面降水強(qiáng)度以及龍卷強(qiáng)度相關(guān)^［25-32］。Zhao等^［33］研究發(fā)現(xiàn)冰雹關(guān)鍵區(qū)位于Z_DR柱的上方，Z_DR為-2～0 dB，且水平反射率因子（Z_H）大于50 dBZ，冰雹關(guān)鍵區(qū)上層的高密度霰粒作為雹胚的來(lái)源，碰凍來(lái)自冰雹關(guān)鍵區(qū)下方的過(guò)冷云滴，導(dǎo)致在關(guān)鍵區(qū)的低層形成大量冰雹粒子。

縱觀國(guó)內(nèi)外對(duì)雹暴過(guò)程閃電活動(dòng)特征的研究發(fā)現(xiàn)，盡管對(duì)冰雹云閃電活動(dòng)特征有一定共識(shí)，但由于對(duì)雹暴中的動(dòng)力、云微物理、降水及閃電活動(dòng)等同步觀測(cè)和研究較少，對(duì)閃電與降雹的關(guān)系依然了解不深。本文綜合應(yīng)用常規(guī)氣象觀測(cè)資料及雷電、雙偏振多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星等觀測(cè)資料，對(duì)2020年6月1日發(fā)生在山東的冰雹天氣過(guò)程的閃電活動(dòng)特征進(jìn)行分析，尤其利用偏振雷達(dá)參量深入探討云內(nèi)微物理和動(dòng)力結(jié)構(gòu)對(duì)閃電活動(dòng)的影響，以期進(jìn)一步加深對(duì)冰雹天氣過(guò)程發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)閃電資料在強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警和人工防雹作業(yè)指揮中的應(yīng)用。

1 資料和方法

所用的閃電資料由中國(guó)科學(xué)院電工研究所布設(shè)的全國(guó)短基線甚低頻/低頻（very low frequency/low frequency，VLF/LF）三維閃電探測(cè)網(wǎng)獲取，該探測(cè)網(wǎng)由分布在全國(guó)的400多個(gè)VLF/LF三維閃電探測(cè)儀組成，采用三維時(shí)差定位算法，獲取閃電發(fā)生的時(shí)間、類(lèi)型、經(jīng)緯度、高度及峰值電流強(qiáng)度等物理參量。該閃電定位系統(tǒng)的時(shí)鐘同步精度可達(dá)到0.1 μs，10 kA以上地閃的探測(cè)效率大于90%，平均水平定位誤差小于0.3 km；云閃的探測(cè)效率較低，垂直定位誤差小于0.5 km^［34］。

同時(shí)，使用了濟(jì)南雙偏振多普勒雷達(dá)（波長(zhǎng)為10 cm）資料和國(guó)際空間站（international space station，ISS）閃電成像儀（lightning imaging sensor，LIS）觀測(cè)的總閃電數(shù)據(jù)。LIS包含1個(gè)光學(xué)凝視成像儀，閃電放電時(shí)產(chǎn)生的云內(nèi)亮度的瞬間變化是其識(shí)別閃電活動(dòng)的依據(jù)，因此能同時(shí)給出雷暴中云閃和地閃發(fā)生的時(shí)間、位置、持續(xù)時(shí)間和閃電光輻射能等。LIS是設(shè)計(jì)安裝在熱帶降雨測(cè)量任務(wù)（tropical rainfall measuring mission，TRMM）衛(wèi)星上的閃電探測(cè)設(shè)備，后來(lái)TRMM衛(wèi)星于2015年停止工作，LIS的備份設(shè)備于2017年2月安裝在ISS上繼續(xù)開(kāi)展閃電的觀測(cè)，LIS覆蓋的空間范圍為55°S～55°N，視域范圍約為655 ×655 km²，視域的觀測(cè)時(shí)間約為90 s，星下點(diǎn)的分辨率為4 km，閃電探測(cè)效率約為90%^［35-37］。

2 天氣背景與環(huán)境物理量

2.1 天氣過(guò)程簡(jiǎn)要分析

受高空槽和低層切變影響，2020年6月1日下午至夜間山東大部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。6月1日08：00，華北中南部地區(qū)中高空為偏西氣流，低層為西南到東南風(fēng)，蒙古到我國(guó)河套地區(qū)為高空槽。高空槽在向東南方向移動(dòng)過(guò)程中，引導(dǎo)冷空氣南下不斷觸發(fā)對(duì)流發(fā)展，導(dǎo)致在魯中和魯北形成2個(gè)強(qiáng)的對(duì)流云團(tuán)，分別稱(chēng)為魯中雹暴和魯北雹暴，其移動(dòng)路徑見(jiàn)圖1。魯中雹暴于13：30起源于河北邢臺(tái)境內(nèi)，一直沿東南方向（基本維持120°方向）先后經(jīng)過(guò)德州、聊城、濟(jì)南、泰安、臨沂等地，導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)8～11級(jí)雷雨大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水，其中聊城高唐三十里鋪、濟(jì)南長(zhǎng)清馬山炮點(diǎn)和泰安泰山邱家店3個(gè)區(qū)域氣象觀測(cè)站出現(xiàn)11級(jí)大風(fēng)，極大風(fēng)速分別為 30.2 m·s^-1、31.8 m·s^-1和30.4 m·s^-1。強(qiáng)冰雹主要出現(xiàn)在濟(jì)南市區(qū)、平陰和長(zhǎng)清，德州夏津、齊河和禹城，聊城高唐，泰安市區(qū)、新泰，臨沂蒙陰一線（圖1）。泰山站、新泰站、蒙陰站觀測(cè)到的冰雹最大直徑分別為3.1 cm、3.0 cm和4.0 cm。有目擊者報(bào)告泰安泰山省莊鎮(zhèn)、新泰天寶鎮(zhèn)最大冰雹直徑超過(guò)5.0 cm。魯北雹暴于17：00在河北石家莊東部快速發(fā)展，并沿東偏南方向先后經(jīng)過(guò)德州、濱州、東營(yíng)、濰坊、煙臺(tái)等地，導(dǎo)致慶云、東營(yíng)市區(qū)、河口、利津和墾利出現(xiàn)冰雹。據(jù)民政部門(mén)災(zāi)情統(tǒng)計(jì)，此次雹暴災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失6.2億元，其中泰安、臨沂受災(zāi)最重。

2.2 環(huán)境物理?xiàng)l件分析

鑒于15：00魯中雹暴進(jìn)入夏津后快速增強(qiáng)，因此用夏津站14：00氣溫和露點(diǎn)溫度資料訂正08：00濟(jì)南章丘站探空資料。由訂正后的探空?qǐng)D（圖2a）可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)流有效位能（convective available potential energy，CAPE）高達(dá)2 225.3 J·kg^-1，對(duì)流抑制能（convective inhibition，CIN）為0 J·kg^-1，850 hPa與500 hPa溫差（t_850-500）高達(dá)31.6℃，最大抬升指數(shù)（best lifting index，BLI）為-2.8℃，760～713 hPa有1個(gè)淺薄濕層，非常有利于午后出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。0～6 km風(fēng)速差為22.5 m·s^-1，達(dá)到強(qiáng)垂直風(fēng)切變標(biāo)準(zhǔn)^［38］，有利于對(duì)流風(fēng)暴組織化發(fā)展。0℃層、濕球0℃層、-20℃層的高度分別為3.6 km、3.3 km、6.5 km，適宜大冰雹增長(zhǎng)。對(duì)流層中層和低層分別有1個(gè)干層，713 hPa以下溫度直減率接近干絕熱遞減率，下沉對(duì)流有效位能為1 131.4 J·kg^-1，利于出現(xiàn)雷暴大風(fēng)。20：00（圖2b）雖然CAPE只有70.8 J·kg^-1，但0～6 km垂直風(fēng)切變高達(dá)31.3 m·s^-1，t_850-500為28.2℃，BLI為-1.7℃，抬升凝結(jié)高度（lifting condensation level，LCL）只有646 m，水汽充足，850 hPa比濕為9.4 g·kg^-1，700 hPa、850 hPa西南低空急流源源不斷地將充足的水汽輸送到山東，并且受高空槽主體影響，有利于夜間出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。

3 兩次雹暴過(guò)程閃電活動(dòng)特征分析

2020年6月1日午后和夜間在魯中（夏津至蒙陰一帶）和魯北（慶云至萊州一帶）分別發(fā)生了2次較大范圍的強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程（即魯中雹暴和魯北雹暴），2次對(duì)流天氣過(guò)程地面共觀測(cè)到總閃電（云閃和地閃）12 113次。這2次雹暴過(guò)程發(fā)生的閃電總數(shù)分別為5 777次和6 336次，數(shù)量基本相當(dāng)（表1）。但是2次雷暴閃電活動(dòng)特征存在明顯的差異，魯中雹暴的正地閃比例平均為40.96%，顯然高于魯北雹暴（正地閃比例為27.32%）。盡管2個(gè)雷暴的負(fù)地閃平均強(qiáng)度值比較接近，但是魯中雹暴的正地閃強(qiáng)度（34.96 kA）明顯大于魯北雹暴（27.70 kA）。另外，魯中雷暴的云閃占總閃電比例為49.04%，高于魯北雷暴的相應(yīng)值（41.43%）。主要原因是這2次雹暴過(guò)程的強(qiáng)度不同，由回波懸垂的高度可以看出魯中雹暴的上升氣流強(qiáng)于魯北雹暴，其云頂高度最大值為18.2 km，也明顯高于魯北雹暴云頂高度（14.8 km）。

圖3給出了魯中、魯北雹暴閃電活動(dòng)的時(shí)間演變。13：30，魯中雹暴開(kāi)始出現(xiàn)地閃，閃電頻次較低，且以正地閃為主（圖3a）。隨后地閃頻數(shù)快速增加，14：30，云閃頻數(shù)出現(xiàn)首個(gè)峰值，達(dá)72次/6 min；14：36，地閃頻數(shù)也出現(xiàn)首個(gè)峰值，達(dá)64次/6 min。14：54—15：06，云閃和地閃活動(dòng)均有所減弱后又快速增強(qiáng)。15：24，云閃頻數(shù)出現(xiàn)第2個(gè)峰值，高達(dá)113次/6 min，12 min之后地閃頻數(shù)隨之出現(xiàn)第2個(gè)峰值，達(dá)97次/6 min，也是此次過(guò)程地閃頻數(shù)最大值。隨后的1 h內(nèi)，地閃頻數(shù)基本維持在50次/6 min，云閃頻數(shù)維持在40次/6 min以上。16：54，云閃頻數(shù)出現(xiàn)第3個(gè)峰值，達(dá)148次/6 min，也是該系統(tǒng)出現(xiàn)的最大值。17：30之后，云閃活動(dòng)有所減弱，地閃開(kāi)始活躍?？梢钥闯?，17：30以后地閃次數(shù)均超過(guò)云閃，且在18：00前后地閃頻數(shù)出現(xiàn)了60次/6 min以上的峰值。由正地閃比例的演變來(lái)看，從13：30到14：18的時(shí)段內(nèi)，雹暴正地閃比例比較高，基本在50%以上，隨后隨著閃電頻數(shù)的增加正地閃比例有所下降，圍繞30%上下波動(dòng)，18：12以后，隨著閃電活動(dòng)的減弱，正地閃比例明顯增加，絕大多數(shù)超過(guò)40%。

地面降雹觀測(cè)資料表明，15：30，夏津開(kāi)始出現(xiàn)降雹，之后在系統(tǒng)向東南移動(dòng)過(guò)程中沿途經(jīng)過(guò)的區(qū)域相繼觀測(cè)到降雹，各地降雹持續(xù)時(shí)間為1～10 min。開(kāi)始降雹之前總閃電頻數(shù)出現(xiàn)明顯躍增，總閃電頻數(shù)由15：00的84次/6 min激增為15：24的200次/6 min（圖3a），該峰值提前降雹時(shí)間6 min。同時(shí)云閃也非?；钴S，其占總閃電的比例高于50%，而且正地閃比例有所增加。降雹開(kāi)始之后，云閃頻數(shù)開(kāi)始減弱，地閃占總閃電的比例有所增加，超過(guò)50%以上。18：00前后，泰安市的泰山區(qū)、岱岳區(qū)出現(xiàn)最大直徑為3～5 cm的冰雹，對(duì)應(yīng)時(shí)間段（17：54—18：06）地閃非?；钴S（均在60次/6 min以上），伴隨著地面降雹云閃頻數(shù)從18：00的42次/6 min減弱到18：18的14次/6 min。

圖3b給出了魯北雹暴閃電活動(dòng)的時(shí)間演變。18：00，開(kāi)始出現(xiàn)閃電活動(dòng)，并且不斷增強(qiáng)，19：25—20：12，云閃和地閃均比較活躍，峰值分別為82次/6 min和73次/6 min。隨后1 h內(nèi)云閃和地閃活動(dòng)均有所減弱。21：00之后，云閃和地閃出現(xiàn)躍增。21：15以后，地閃頻數(shù)開(kāi)始高于云閃。21：30，地閃頻數(shù)最高值為136次/6 min，云閃頻數(shù)高達(dá)80次/6? min。24：00以后，系統(tǒng)開(kāi)始減弱消散。系統(tǒng)開(kāi)始階段正地閃比例較高，18：36—21：30，絕大多數(shù)正地閃比例在30%以上，之后在地閃活躍階段正地閃比例卻明顯偏低，在20%左右。降雹的觀測(cè)資料也表明在地面降雹之前，總地閃頻數(shù)出現(xiàn)明顯的躍增現(xiàn)象，19：48，峰值為149次/6 min，且提前地面降雹約18 min。

4 雹暴過(guò)程衛(wèi)星雷達(dá)回波特征

圖4給出了FY-4A提供的魯中雹暴云頂溫度（cloud top temperature，CTT）的分布。由14：30衛(wèi)星云圖（圖4a）可以看出，雷暴主體在河北境內(nèi)，CTT最低為-67℃。15：30前后，雷暴系統(tǒng)自河北衡水進(jìn)入山東境內(nèi)，小于-60℃的云頂覆蓋范圍隨時(shí)間明顯增加。受高空風(fēng)的影響（12 km處最大風(fēng)速達(dá)60 m·s^-1），云頂明顯向東南方向延伸，大范圍的卷云導(dǎo)致系統(tǒng)前部的溫度梯度比較小，系統(tǒng)后部的溫度梯度較大。

由CTT疊加5 min的閃電分布（圖4）可以看出，閃電活動(dòng)均發(fā)生于CTT小于-50℃的云區(qū)內(nèi)，且密集出現(xiàn)在CTT小于-60℃的范圍內(nèi)。密集的閃電對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的強(qiáng)對(duì)流區(qū)域，而稀疏的閃電對(duì)應(yīng)系統(tǒng)前部大范圍的層狀云區(qū)。19：00，CTT小于-60℃的云區(qū)覆蓋范圍雖然較大（圖4d），CTT最低也達(dá)到-69℃，但是結(jié)合閃電資料卻發(fā)現(xiàn)低于-65℃的云區(qū)內(nèi)沒(méi)有閃電活動(dòng)，僅有零星的閃電散布在低于-60℃的云區(qū)內(nèi)，表明云內(nèi)對(duì)流強(qiáng)度明顯減弱，系統(tǒng)進(jìn)入減弱階段。

由于魯北雹暴位于山東北部，且距離濟(jì)南雷達(dá)站較遠(yuǎn)，主要分析魯中雹暴雷達(dá)回波的演變特征。濟(jì)南多普勒雷達(dá)觀測(cè)表明，魯中雹暴于午后生成于河北的邢臺(tái)市境內(nèi)，15：00前后由夏津進(jìn)入山東境內(nèi)，強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)一直維持較強(qiáng)的強(qiáng)度，表現(xiàn)為排列緊湊的多單體風(fēng)暴簇，14：53開(kāi)始出現(xiàn)中氣旋，一直持續(xù)3個(gè)多小時(shí)，呈現(xiàn)出明顯的超級(jí)單體特征。

圖5給出了16：09的Z_H、C_c、Z_DR和K_DP的剖面圖，剖面起始點(diǎn)的極坐標(biāo)分別為（294.7°，60.0 km）和（239.6°，24.4 km）。30.0 km處出現(xiàn)回波穹隆，穹隆區(qū)的回波強(qiáng)度為5～10 dBZ（圖5a）。對(duì)應(yīng)于回波穹隆區(qū)出現(xiàn)Z_DR柱（圖5c），大于2.0 dB的Z_DR高度達(dá)到8.3 km，Z_DR最大值為6.4 dB，同時(shí)回波穹隆區(qū)的C_c＜0.9（圖5b），這些特征均指明Z_DR柱對(duì)應(yīng)強(qiáng)上升氣流區(qū)，該區(qū)域45 dBZ的回波高達(dá)12.3 km，表明云頂高度較高。在Z_DR柱的左側(cè)（對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)離雷達(dá)一側(cè)），出現(xiàn)負(fù)值的Z_DR柱，最小值為-0.84 dB，該區(qū)域回波強(qiáng)度非常低，且C_c比較?。ㄐ∮?.9），是由穹隆區(qū)內(nèi)上升氣流攜帶的非氣象目標(biāo)物或者由于三體散射造成的^［22］。

大于60 dBZ的強(qiáng)回波區(qū)緊鄰回波穹隆區(qū)的左側(cè)，位于4～5 km高度范圍內(nèi)（溫度為-10～-3℃），回波強(qiáng)度最大值為65 dBZ。強(qiáng)回波區(qū)的Z_DR為0.8～1.5 dB，K_DP為0.5～2.4 （°）·km^-1（圖5d），C_c為0.90～0.97，均表明強(qiáng)回波區(qū)內(nèi)存在冰雹粒子^［22-23］。

17：01，雹暴移至長(zhǎng)清，回波最大值為73.5 dBZ，65.0 dBZ強(qiáng)回波高度超過(guò)9 km（圖6a）?；夭仿挾冉咏?0 km，頂高約為8 km，說(shuō)明上升氣流的水平范圍較大，有利于大冰雹的生成。穹隆區(qū)域內(nèi)C_c為0.3～0.8（圖6b），表明液相和冰相粒子共存。在4.5～7.5 km高度層出現(xiàn)大于3.0 dB的Z_DR柱，Z_DR最大值達(dá)到7.35 dB（圖6c），Z_DR的高值區(qū)對(duì)應(yīng)上升氣流的核心區(qū)域，顯然云內(nèi)強(qiáng)盛的上升氣流非常有利于大冰雹的產(chǎn)生?？紤]到上升氣流比較強(qiáng)，說(shuō)明云內(nèi)過(guò)冷云滴比較豐富，通過(guò)碰并過(guò)程來(lái)不及形成較大的雨滴，就被強(qiáng)盛的上升氣流輸送到高空，而高層下落到上升氣流的較大冰雹或者霰粒，可以通過(guò)碰并淞附過(guò)程收集大量的過(guò)冷雨滴和云滴，導(dǎo)致冰相粒子出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，云內(nèi)非感應(yīng)起電活動(dòng)會(huì)隨著冰相粒子的增多而迅速加強(qiáng)^［1-2］，因此Z_DR的高值區(qū)內(nèi)可以預(yù)示云內(nèi)起電和放電活動(dòng)將得到加強(qiáng)。

5 閃電活動(dòng)與雷達(dá)參量分析

為了分析閃電活動(dòng)與雷達(dá)參量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，選取魯中雹暴16：09、16：55、18：05等3個(gè)時(shí)次進(jìn)行詳細(xì)分析。

在強(qiáng)的高空風(fēng)作用下，風(fēng)暴頂部向東偏北出流非常明顯，魯中雹暴（向東南方向移動(dòng)）的左前側(cè)存在大片的穩(wěn)定性降水回波，其中夾雜著幾個(gè)弱的對(duì)流單體。16：09，強(qiáng)對(duì)流回波區(qū)位于雷暴系統(tǒng)的右后側(cè)，且該處的回波水平梯度最大。大于30 dBZ的強(qiáng)對(duì)流回波近似圓形，最大值為65 dBZ（圖7a）。由空間分布來(lái)看，密集的地閃主要發(fā)生在大于30 dBZ的強(qiáng)對(duì)流回波區(qū)，大片的穩(wěn)定性降水回波區(qū)內(nèi)閃電零星發(fā)生。由極性分布來(lái)看，負(fù)地閃主要發(fā)生在45 dBZ以上的區(qū)域，且趨向強(qiáng)回波中心聚集。正地閃分布范圍相對(duì)廣泛，前部密集的正地閃對(duì)應(yīng)雷暴前部30～45 dBZ區(qū)域。逐仰角對(duì)照分析可以發(fā)現(xiàn)，密集的正地閃對(duì)應(yīng)雷暴系統(tǒng)前部的懸垂回波，而對(duì)應(yīng)區(qū)域低仰角回波非常弱，甚至在10 dBZ以下。相比之下，云閃則簇集在強(qiáng)回波區(qū)域，表明密集的云閃更易于識(shí)別強(qiáng)對(duì)流區(qū)域。密集的負(fù)地閃與K_DP>0.5 （°）·km^-1和Z_DR＞2.0 dB的區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系非常好（圖7d、g），對(duì)應(yīng)區(qū)域的相關(guān)系數(shù)為0.90～0.98，說(shuō)明負(fù)地閃與強(qiáng)降水區(qū)密切相關(guān)，而正地閃密集區(qū)域Z_H和K_DP很小，Z_DR較大（大于4.0 dB），C_c<0.9，可以推測(cè)出降水粒子為稀疏的大雨滴。

16：55，系統(tǒng)正好移至雷達(dá)站的南部，雹暴發(fā)展非常強(qiáng)盛，大于60 dBZ的范圍明顯擴(kuò)大，雷暴頂高也達(dá)到17 km。6 min內(nèi)閃電（云閃和地閃）出現(xiàn)148次，其中云閃為75次，說(shuō)明云內(nèi)放電活動(dòng)非常活躍。由6 min閃電與組合反射率因子的疊加（圖7b）可以清楚看出，閃電都發(fā)生在30 dBZ以上的雷達(dá)回波區(qū)內(nèi)，主要集中在大于50 dBZ的雷暴核心區(qū)域。地閃以負(fù)極性為主，負(fù)地閃密集發(fā)生在系統(tǒng)的前部，而正地閃稀疏地分布在雷暴系統(tǒng)的后部。17：30以后，強(qiáng)回波面積有所減弱，但10 min之后系統(tǒng)又明顯加強(qiáng)。17：41，回波頂高達(dá)18.2 km，最大回波強(qiáng)度達(dá)75 dBZ，大于60 dBZ的回波面積有所增加，推測(cè)系統(tǒng)短暫增強(qiáng)可能受地形抬升影響所致，因?yàn)樵摃r(shí)段魯中雹暴正好經(jīng)過(guò)泰山區(qū)域。16：40—17：30，雹暴的云閃和地閃頻數(shù)較高，分別在60次/6 min和30次/6 min以上（圖3a），基本對(duì)應(yīng)或者超前雹暴的強(qiáng)盛階段，意味著當(dāng)雷暴系統(tǒng)的云閃和地閃比較活躍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)維持或進(jìn)一步發(fā)展增強(qiáng)。

對(duì)照低仰角的雙偏振參量（圖7e、h、k）和粒子識(shí)別產(chǎn)品（圖7n）可以看出，16：55，閃電密集區(qū)域正好對(duì)應(yīng)冰雹粒子區(qū)和大雨滴區(qū)。圖7e白色圓圈區(qū)域的雷達(dá)反射率因子總體大于55 dBZ，Z_DR普遍小于1.5 dB，K_DP＞2.4 （°）·km^-1；C_c＜0.97，甚至出現(xiàn)幾片小于0.80的區(qū)域，表明該區(qū)域降水粒子濃度較大，粒子尺度中等，里面夾雜著冰雹粒子。而在圖7e白色矩形區(qū)域的偏振特征正好相反，該處回波強(qiáng)度較弱，K_DP也比較小，基本在1.7（°）·km^-1以下，但是Z_DR介于3～5 dB之間，大多數(shù)C_c在0.90以下，這些特征表明該區(qū)域雨滴尺度較大，濃度較低，且降水粒子多為正在融化的冰相粒子，總體來(lái)看比較符合冷雨過(guò)程形成的大雨滴特征?；夭☉掖刮挥谙到y(tǒng)的前部，且懸垂回波也比較強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致大的冰相粒子脫離傾斜的上升氣流而降落下來(lái)。抬高仰角還發(fā)現(xiàn)，雷暴強(qiáng)反射率核心的Z_DR為負(fù)值時(shí)，可能云內(nèi)存在直徑大于5 cm的大冰雹，因?yàn)槊咨⑸湫?yīng)能夠?qū)е? cm以上冰雹的Z_DR轉(zhuǎn)為負(fù)值^［29］，并且得到了地面觀測(cè)（最大冰雹直徑為5 cm）的證實(shí)。

18：05，魯中雷暴中心已經(jīng)移至濟(jì)南雷達(dá)站東南方向約90 km處，回波最強(qiáng)達(dá)到71.5 dBZ。由圖3a和圖7c、f、i、l、o可以看出，6 min內(nèi)云閃發(fā)生56次，云閃依然比較活躍。該時(shí)段內(nèi)正負(fù)地閃分別為42次和37次，正地閃比例高達(dá)53.2%。與正地閃相比，負(fù)地閃的分布相對(duì)稀疏。正地閃密集區(qū)域位于回波核的前部以及K_DP高值區(qū)的前部，對(duì)應(yīng)的組合反射率因子為30～60 dBZ；K_DP較低且絕大多數(shù)在0.15 （°）·km^-1附近；Z_DR基本在2.5 dB以下，在紅色圓圈區(qū)域（圖7f）出現(xiàn)弱的負(fù)值區(qū)；C_c也比較低，在0.70左右，說(shuō)明正地閃密集區(qū)域內(nèi)存在明顯的液態(tài)降水粒子和固態(tài)或者正在融化的冰相粒子。粒子識(shí)別產(chǎn)品與閃電的疊加圖也證實(shí)閃電主要對(duì)應(yīng)冰相粒子區(qū)域（濕雪、霰和冰雹）。

差分反射率是雙偏振天氣雷達(dá)的一個(gè)重要參量，對(duì)于最大軸為水平方式排列的水成物來(lái)說(shuō)，其Z_DR為正值，且扁平狀的粒子尺度越大其Z_DR正值也越大。當(dāng)正Z_DR延伸到融化層高度以上時(shí)形成的柱狀連續(xù)的Z_DR正值區(qū)域稱(chēng)為Z_DR柱，研究發(fā)現(xiàn)Z_DR柱可以提供關(guān)于風(fēng)暴上升氣流位置和強(qiáng)度的信息^［25］，在強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴及災(zāi)害性天氣的預(yù)警中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值^［32］。為了研究Z_DR柱對(duì)閃電活動(dòng)的影響，鑒于計(jì)算方便，僅計(jì)算了每個(gè)體掃時(shí)刻0℃層高度以上所有Z_DR≥1.0 dB的體積，同時(shí)計(jì)算了0℃層高度以上Z_H≥30 dBZ的體積以及該體積內(nèi)冰相粒子的含水量^［39］。圖8給出了魯中雷暴每個(gè)體掃時(shí)刻的0℃以上Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積、Z_H≥30 dBZ的冰水含量與總閃電頻數(shù)的演變，由于雷達(dá)故障，14：53—15：34出現(xiàn)缺測(cè)。總體來(lái)看，Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量的演變趨勢(shì)與總閃電頻數(shù)的變化存在較好的一致性。14：36之前，Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量均呈增加趨勢(shì)；14：36之后，總閃電頻數(shù)有所下降，Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量均同步出現(xiàn)下降，但Z_DR≥1.0 dB的體積呈增加趨勢(shì)。15：52—16：28，閃電頻數(shù)出現(xiàn)低谷，基本維持在100次/6 min，同樣Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量也都出現(xiàn)了谷值。16：38之后，系統(tǒng)出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，Z_DR≥1.0 dB的體積和閃電頻數(shù)出現(xiàn)躍增，并同時(shí)出現(xiàn)最大值（體積最大值為52 391 km³，閃電頻數(shù)最大值為228次/6 min），而Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量則分別在16：44和16：49出現(xiàn)峰值（體積最大值為29 942 km³，冰水含量最大值為2.27×10¹⁰kg），均提前于閃電峰值時(shí)間。鑒于Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量與總閃電頻數(shù)存在較好的時(shí)間一致性，還計(jì)算得到總閃電頻數(shù)與Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積和Z_H≥30 dBZ的冰水含量的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別為0.756、0.780和0.710。通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，0℃層高度以上的上升氣流和冰相含水量與總閃電關(guān)系密切，Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積、Z_H≥30 dBZ的冰水含量峰值超前或者與總閃電峰值同步出現(xiàn)。

6 魯北雹暴中云閃和地閃分布特征

2020年6月1日21：33左右，ISS上攜帶的閃電成像儀正好掃過(guò)魯北雹暴，注視雷暴的時(shí)間約為90 s，記錄到總閃電318次，而同時(shí)段地面探測(cè)到正地閃為19次，負(fù)地閃為31次，地面系統(tǒng)共探測(cè)到地閃50次。由于地面系統(tǒng)采用的是低頻和甚低頻電磁波來(lái)進(jìn)行閃電信息的探測(cè)，而云閃的電磁輻射能多集中在高頻段，再加上高頻和甚高頻電磁信號(hào)在大氣直線傳播過(guò)程中衰減較快，導(dǎo)致地面系統(tǒng)探測(cè)云閃的效率較低，因此不考慮地面探測(cè)系統(tǒng)提供的云閃信息。由LIS觀測(cè)的總閃電信息（318次）和地面系統(tǒng)探測(cè)的地閃信息（50次），可以簡(jiǎn)單估算出21：33前后云閃和地閃的比值為5.4。該值高于美國(guó)氣候平均值（2.7）^［40］，但低于Mecikalski等^［41］給出的23個(gè)超級(jí)單體的云閃和地閃的平均比值（8.3）。另外需要注意的是，LIS是從太空觀測(cè)到閃電發(fā)出的光輻射從而確定雷電信息，由于云閃主要發(fā)生在云的中上部，其發(fā)出的光輻射易被LIS觀測(cè)到，而地閃主要發(fā)生在云的中下部到地面之間，其發(fā)出的光信號(hào)易被上部的云所遮擋不易被LIS探測(cè)到，因此LIS對(duì)發(fā)生在云中上部的閃電探測(cè)效率略高于云下部^［42-43］。

此次強(qiáng)對(duì)流過(guò)程包含4個(gè)比較明顯的雷暴單體（圖9）。通過(guò)對(duì)比地基和空基探測(cè)的閃電，兩者空間位置一致性較好。LIS觀測(cè)的總閃電分布比較集中，主要發(fā)生Z_H≥30 dBZ以上的強(qiáng)對(duì)流區(qū)域，而同時(shí)間段內(nèi)的地閃相對(duì)分散，對(duì)應(yīng)的回波強(qiáng)度在25～55 dBZ。由圖9還可以看出，云閃密集的區(qū)域地閃卻沒(méi)有想象中的活躍，甚至地閃頻數(shù)較低，其原因主要是云閃和地閃的發(fā)生都需要云內(nèi)中上部的主電荷區(qū)參與放電，這必然會(huì)產(chǎn)生電荷競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，導(dǎo)致同一地點(diǎn)的云閃很頻繁而地閃卻不活躍。已有的觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴越強(qiáng)，其地閃反而越不活躍，這可能主要是由于電荷抬升機(jī)制^［44］造成的，因?yàn)楸⒃拼怪睔饬魉俣冗h(yuǎn)大于一般雷雨云，強(qiáng)上升氣流必然導(dǎo)致云中強(qiáng)的起電過(guò)程。同時(shí)，上升氣流也將云體抬得更高，相應(yīng)的電荷區(qū)也被抬高。一方面加大了-25～-10℃區(qū)間主電荷區(qū)與地面的距離，導(dǎo)致地閃頻數(shù)有所減??；另一方面減小了主電荷區(qū)與其上部電荷區(qū)之間的距離，導(dǎo)致云閃頻數(shù)大大增加，這兩者的作用都使得冰雹云的地閃次數(shù)會(huì)小于普通雷暴。

通過(guò)閃電與粒子識(shí)別產(chǎn)品的疊加可以看出，云閃很好地對(duì)應(yīng)霰、濕雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子區(qū)，稀疏的地閃主要對(duì)應(yīng)干雪和冰晶區(qū)域。圖9總體表明，閃電活動(dòng)與對(duì)流活動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系很好，閃電越密集表明對(duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，密集的閃電活動(dòng)與云內(nèi)大的冰相粒子關(guān)系非常密切，進(jìn)一步證實(shí)大的冰相粒子在起電過(guò)程中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

7 結(jié)論

基于雙偏振多普勒天氣雷達(dá)、風(fēng)云氣象衛(wèi)星、地基和空基閃電探測(cè)資料，對(duì)2020年6月1日發(fā)生的魯中和魯北2次較大范圍的冰雹天氣的閃電和雷達(dá)參量特征進(jìn)行了分析，初步得到以下研究結(jié)果：

（1）魯中雹暴和魯北雹暴的主要差異是，魯中雹暴的發(fā)展高度高于魯北雹暴，魯中雹暴的正地閃比例和正地閃平均強(qiáng)度明顯高于魯北雹暴。2個(gè)雹暴的共同特征是，在開(kāi)始階段的正地閃比例均較高，云閃占總閃電的比例也高于其他時(shí)段。在地面降雹開(kāi)始之前，總閃電頻數(shù)出現(xiàn)躍增，其峰值提前6～18 min，同時(shí)云閃表現(xiàn)異常活躍；地面出現(xiàn)降雹之后，云閃頻數(shù)快速下降，地閃占總閃電比例增加，甚至超過(guò)50%。結(jié)合衛(wèi)星觀測(cè)的閃電資料估算出云閃和地閃比值約為5.4。

（2）雹暴的閃電活動(dòng)均發(fā)生在低于-50℃的云區(qū)內(nèi)，且密集出現(xiàn)在低于-60℃的范圍內(nèi)。閃電（云閃、地閃）主要發(fā)生Z_H≥30 dBZ以上的強(qiáng)對(duì)流區(qū)域，地閃分布相對(duì)分散，經(jīng)常發(fā)生在強(qiáng)回波核心周?chē)蛘邔訝钤茀^(qū)。密集的云閃對(duì)應(yīng)強(qiáng)對(duì)流區(qū)，表明云內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)劇烈，意味著系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)維持或者進(jìn)一步發(fā)展增強(qiáng)。

（3）雹暴出現(xiàn)明顯的有界弱回波區(qū)，對(duì)應(yīng)回波穹隆區(qū)的Z_DR較高、C_c較低，很好地指示了上升氣流區(qū)。高Z_H和低C_c以及較低的Z_DR區(qū)域?qū)?yīng)冰雹粒子區(qū)域。負(fù)地閃與K_DP>0.5 （°）·km^-1和Z_DR>2.0 dB區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系很好，表明負(fù)地閃與強(qiáng)降水區(qū)密切相關(guān)。在降水核心區(qū)域出現(xiàn)活躍的正地閃，通常預(yù)示冰雹的發(fā)生。

（4）閃電與粒子識(shí)別產(chǎn)品的疊加分析表明，閃電很好地對(duì)應(yīng)霰、濕雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子區(qū)。0℃以上Z_DR≥1.0 dB的體積、Z_H≥30 dBZ的體積、Z_H≥30 dBZ的冰水含量與總閃電頻數(shù)的時(shí)間演變存在較好的一致性，它們與總閃電頻數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.756、0.780和0.710，說(shuō)明總閃電活動(dòng)與云內(nèi)大的冰相粒子分布關(guān)系密切，也進(jìn)一步證實(shí)了大的冰相粒子在起電過(guò)程中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

以上僅是個(gè)例分析結(jié)果，下一步將結(jié)合更多的降雹過(guò)程分析，利用質(zhì)控的雷達(dá)資料和閃電資料分析總結(jié)雹暴的閃電特征和雙偏振參量特征，以便更好改進(jìn)強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣的識(shí)別和預(yù)警工作。

致謝：感謝國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)-國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https：//www.nssdc.ac.cn）提供數(shù)據(jù)資源。

參考文獻(xiàn)：

［1］ MacGORMAN D R， RUST W D. The electrical nature of storms［M］. New York： Oxford University Press，1998：163-303.

［2］RAKOV V A， UMAN M A. Lightning： physics and effects［M］. New York： Cambridge University Press，2003：24-52.

［3］張義軍，孟青，KREBIEL P R，等.超級(jí)單體雷暴中閃電VHF輻射源的時(shí)空分布特征［J］.科學(xué)通報(bào)，2004，49（5）：499-505.

［4］MacGORMAN D R， BURGESS D W. Positive cloud-to-ground lightning in tornadic storms and hailstorms［J］. Mon Wea Rev，1994，122（8）：1671-1697.

［5］STOLZENBURG M. Observations of high ground flash densities of positive lightning in summertime thunderstorms［J］. Mon Wea Rev，1994，122（8）：1740-1750.

［6］WILLIAMS E， BOLDI B， MATLIN A， et al. The behavior of total lightning activity in severe Florida thunderstorms［J］. Atmos Res，1999，51（3/4）：245-265.

［7］田野，姚雯，尹佳莉，等.不同閃電躍增算法在北京地區(qū)應(yīng)用效果對(duì)比［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2021，32（2）：217-232.

［8］YAO W， ZHANG Y J， MENG Q， et al. A comparison of the characteristics of total and cloud-to-ground lightning activities inhailstorms［J］. Acta Meteor Sinica，2013，27（2）：282-293.

［9］LANG T J， RUTLEDGE S A， DYE J E， et al. Anomalously low negative cloud-to-ground lightning flash rates in intense convective storms observed during STERAO-A［J］. Mon Wea Rev，2000，128（1）：160-173.

［10］SOULA S， SEITY Y， FERAL L， et al. Cloud-to-ground lightning activity in hail-bearing storms［J］. J Geophys Res，2004，109（D2）：D02101.

［11］CAREY L D， RUTLEDGE S A. Electrical and multiparameter radar observations of a severe hailstorm［J］. J Geophys Res，1998，103（D12）：13979-14000.

［12］馮桂力，郄秀書(shū)，袁鐵，等.雹暴的閃電活動(dòng)特征與降水結(jié)構(gòu)研究［J］.中國(guó)科學(xué)（D輯：地球科學(xué)），2007，37（1）：123-132.

［13］王晨曦，鄭棟，張義軍，等.一次雹暴過(guò)程的閃電活動(dòng)特征及其與雹暴結(jié)構(gòu)的關(guān)系［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2014，30（6）：1127-1136.

［14］QIE X S， YU Y， WANG D H， et al. Characteristics of cloud-to-ground lightning in Chinese inland plateau［J］. J Meteor Soc Japan，2002，80（4）：745-754.

［15］SEITY Y， SOULA S， TABARY P， et al. The convective storm system during IOP 2a of MAP： cloud-to-ground lightning flash production in relation to dynamics and microphysics［J］. Quart J Roy Meteor Soc，2003，129（588）：523-542.

［16］L?PEZ R E， AUBAGNAC J P. The lightning activity of a hailstorm as a function of changes in its microphysical characteristics inferred from? polarimetric radar observations［J］. J Geophys Res，1997，102（D14）：16799-16813.

［17］XU S， ZHENG D， WANG Y Q， et al. Characteristics of the two active stages of lightning activity in two hailstorms［J］. J Meteor Res，2016，30（2）：265-281.

［18］BALAKRISHNAN N， ZRNIC D S. Use of polarization to characterize precipitation and discriminate large hail［J］. J Atmos Sci，1990，47（13）：1525-1540.

［19］曹俊武，劉黎平.雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)識(shí)別冰雹區(qū)方法研究［J］.氣象，2006，32（6）：13-19.

［20］潘佳文，蔣璐璐，魏鳴，等.一次強(qiáng)降水超級(jí)單體的雙偏振雷達(dá)觀測(cè)分析［J］.氣象學(xué)報(bào)，2020，78（1）：86-100.

［21］龔佃利，朱君鑒，王俊，等.2020年6月1日山東強(qiáng)雹暴過(guò)程雙偏振雷達(dá)觀測(cè)分析［J］.海洋氣象學(xué)報(bào)，2021，41（3）：40-51.

［22］刁秀廣.2020年5月17日和6月1日山東強(qiáng)冰雹風(fēng)暴雙極化特征分析［J］.海洋氣象學(xué)報(bào)，2021，41（1）：68-81.

［23］刁秀廣，張磊，孟憲貴，等.兩次強(qiáng)降水風(fēng)暴雙偏振參量特征分析［J］.海洋氣象學(xué)報(bào)，2020，40（3）：27-36.

［24］鄭麗娜，劉暢，宿秋蘭，等.2019年6月黃河口6次局地冰雹實(shí)例分析［J］.海洋氣象學(xué)報(bào)，2020，40（1）：79-89.

［25］KUMJIAN M R， RYZHKOV A V. Polarimetric signatures in supercell thunderstorms［J］. J Appl Meteor Climatol，2008，47（7）：1940.

［26］PICCA J C， KUMJIAN M， RYZHKOV A V. Z_DRcolumns as a predictive tool for hail growth and storm evaluation［C］. 25th conference on Severe Local Storms. Denver， CO， Amer Metror Soc，2011：11.3.

［27］KUMJIAN M R. Principles and applications of dual-polarization weather radar.Part I： description of the polarimetric radar variables［J］. J Operational Meteor， 2013，1（19）：226-242.

［28］KUMJIAN M. Principles and applications of dual-polarization weather radar. Part II： warm- and cold-season applications［J］. J Operational Meteor， 2013，1（20）：243-264.

［29］KUMJIAN M R， KHAIN A P， BENMOSHE N， et al. The anatomy and physics of Z_DRcolumns： investigating a polarimetric radar signature with a spectral Bin microphysical model［J］. J Appl Meteor Climatol，2014，53（7）：1820-1843.

［30］SNYDER J C， RYZHKOV A V， KUMJIAN M R， et al. A Z_DRcolumn detection algorithm to examine convective storm updrafts［J］. Wea Forecasting，2015，30（6）：1819-1844.

［31］VAN DEN BROEKE M S.Polarimetric radar metrics related to tornado life cycles and intensity in supercell storms［J］. Mon Wea Rev，2017，145（9）：3671-3686.

［32］KUSTER C M， SCHUUR T J， LINDLEY T T， et al. Using Z_DRcolumns in forecaster conceptual models and warning decision-making［J］. Wea Forecasting，2020，35（6）：2507-2522.

［33］ZHAO C H， ZHANG Y J， ZHENG D， et al. An improved hydrometeor identification method for X-band dual-polarization radar and its application for one summer hailstorm over Northern China［J］. Atmos Res，2020，245：105075.

［34］孟曉陽(yáng)，王佳權(quán)，馬啟明，等.2020年基于VLF/LF三維閃電定位系統(tǒng)的全國(guó)閃電數(shù)據(jù)集［J/OL］.中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)，2022，7（1）：31-44. （2022-02-09）［2023-07-28］http：//csdata.org/p/637/.

［35］BLAKESLEE R，KOSHAK W. LIS on ISS： expanded global coverage and enhanced applications［J］. The Earth Observer，2016，28（3）： 4-14.

［36］BLAKESLEE R J， LANG T J， KOSHAK W J， et al. Three years of the lightning imaging sensor onboard the international space station： expanded global coverage and enhanced applications［J］. J Geophys Res： Atmos，2020，125（16）： e2020JD032918.

［37］ERDMANN F， DEFER E， CAUMONT O， et al. Concurrent satellite and ground-based lightning observations from the Optical Lightning Imaging Sensor （ISS-LIS）， the low-frequency network Meteorage and the SAETTA Lightning Mapping Array （LMA） in the northwestern Mediterranean region［J］. Atmos Meas Tech，2020，13（2）：853-875.

［38］俞小鼎，王秀明，李萬(wàn)莉，等.雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近預(yù)報(bào)［M］.北京：氣象出版社，2020.

［39］陳羿辰，何暉.基于偏振雷達(dá)的積層混合云降水增雨潛力識(shí)別方法研究［J］.大氣科學(xué)，2017，41（3）：578-592.

［40］MEDICI G， CUMMINS K L， CECIL D J， et al. The intracloud lightning fraction in the contiguous United States［J］. Mon Wea Rev，2017，145（11）：4481-4499.

［41］MECIKALSKI R M， CAREY L D. Radar reflectivity and altitude distributions of lightning flashes as a function of three main storm types［J］. J Geophys Res： Atmos，2018，123（22）：12814-12828.

［42］BOCCIPPIO D J， KOSHAK W J， BLAKESLEE R J. Performance assessment of the optical transient detector and lightning imaging sensor.Part I： predicted diurnal variability［J］. J Atmos Oceanic Technol，2002，19（9）：1318-1332.

［43］PETERSON M， RUDLOSKY S， ZHANG D L. Changes to the appearance of optical lightning flashes observed from space according to thunderstorm organization and structure［J］. J Geophys Res： Atmos，2020，125（4）： e2019JD031087.

［44］WILLIAMS E R. The electrification of severe storms［M］//Severe Convective Storms. Boston， MA： American Meteorological Society，2001：527-561.