基于TRMM卫星对一次华南飑线的闪电活动及其与降水结构的关系研究

利用热带测雨计划任务卫星(TRMM)的测雨雷达(PR)、闪电成像仪(LIS)和微波辐射计(TMI)资料,研究了2005年5月6日发生在我国华南的一次强飑线过程的闪电活动及其与降水结构之间的关系。结果表明,该飑线系统中对流降水面积仅为层云的一半,但是总降水率却远大于层云的总降水率。绝大多数闪电发生在对流区,有少数闪电出现在层云区域。在6km高度上,闪电发生附近的最大雷达反射率因子主要集中在35～50dBZ区间,峰值频数在40～45dBZ,35dBZ以下较少。研究还表明,对流单体的最大雷达反射率垂直廓线可以很好地指示单体的闪电频数和对流发展强度。对闪电与微波亮温的研究表明,大多数闪电发生在低亮温区域,特别是低于200K亮温区,而在240～260K的区域也可观测到少量闪电,这一般对应于飑线的层云区域。结合2003年4月17日黄淮地区的另一次强飑线系统的进一步研究发现,在单体尺度上,总闪电频数和冰相降水含量之间表现出非常密切而稳定的关系,相关系数达0.92。总闪电频数和冰相降水含量之间的稳定关系在中尺度数值模式中闪电资料的同化和飑线系统的闪电参数化研究中均有较大的应用潜力。

中国东部及邻近海域暖季降水系统的闪电、雷达反射率和微波特征

利用热带测雨卫星的测雨雷达、闪电成像仪和微波辐射计8个暖季的轨道观测资料,研究了中国东部及邻近海域不同类型降水系统的地理分布规律和日变化特征及其闪电活动、雷达回波顶高和微波亮温的特征,并进一步分析了闪电与雷达回波顶高、微波亮温和冰相降水含量之间的关系。结果表明,两个地区的降水系统绝大部分都是无冰散射系统(占85%以上),非中尺度冰散射系统占10%左右,中尺度冰散射系统仅占约1.5%。中国大陆东部降水系统的日变化特征明显,而东海地区日变化幅度很小。中国大陆东部和东海地区分别约有93%和97%的降水系统没有闪电记录,并且前者闪电发生概率高于后者。中尺度冰散射雷暴不但闪电频数最高,而且贡献了总闪电的一半以上。随着降水类型强度的增强,20 dBz最大高度明显增高,最小85 GHz和37 GHz极化修正亮温则逐渐降低。对于同样的20 dBz最大高度和最小85 GHz极化修正亮温,中国大陆东部降水系统发生闪电的概率均高于东海地区。降水系统尺度上的闪电频数与最小85 GHz极化修正亮温的关系在稳定性和相关性方面要好于其与20 dBz最大高度的关系,而闪电频数与7—11 km的总冰相降水含量之间的相关性又比其与最小85 GHz极化修正亮温有了较大的提高。进一步研究表明,单体尺度上的闪电频数和7—11 km总冰相降水含量之间也表现出了非常密切的关系,在两个研究地区的相关系数都超过了0.7。

山东半岛一次强飑线过程地闪与雷达回波关系的研究

利用山东省气象局地闪定位资料和青岛多普勒雷达资料,分析了2007年7月31日发生在山东半岛一次强飑线过程的地闪活动演变特征以及地闪活动与雷达回波特征的关系。结果表明,此次过程中地闪异常活跃,最大频数达到1 212fl.(10min)-1,但正地闪仅有15次。在飑线系统快速发展阶段,地闪频数出现了两次"跃增"现象,地闪频数随时间的增加呈"阶梯状"发展特征。地闪主要集中发生在6km高度上雷达回波≥35dBZ的区域,地闪频数与45dBZ以上强回波面积的相关系数达到0.89,但也有少量地闪零星分布在弱回波区域。地闪频数与45dBZ回波顶高的相关性要好于与35dBZ和50dBZ回波顶高的关系,二者之间的相关系数为0.71。为了定量分析对流强度与地闪频数之间的关系,定义了8个对流强度指数,其中0℃层以上所有强回波的反射率因子值之和与0℃层以上所有强回波的反射率因子值与所在高度的乘积之和以及地闪频数的关系非常稳定。对比分析不同强度的对流系统,发现不同雷暴天气过程中的对流强度与地闪频数的关系明显不同,即对流越强,相应的对流强度与地闪频数的相关关系也越好。另外,在飑线系统的发展演变过程中,地闪频数与0℃层以上和7～11km高度的冰相降水含量也存在着非常密切的关系,相关系数均在0.8以上。