用TRMM/LIS资料分析长江三角洲地区的闪电活动

统计分析了1998～2004年长江三角洲(长三角)地区由星载闪电成像传感器(LIS)观测的闪电资料,发现了该地区LIS闪电活动的一些时空分布特征:闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的3倍;7～8月盛夏季节是闪电高发期,闪电次数和日数分别占全年的70%和60%;闪电高发期间的抬升指数(IL)小于-2 ℃;7～8月闪电主要集中于午后,3～6月则集中在上半夜;上海地区单日LIS闪电次数超过8次时,多伴有强对流天气和短时强降水;长三角地区的闪电活动区主要分布在上海的东部,部分沿江、沿湖地区和浙江的龙门山等山区;水域闪电少于陆地,大城市城区下风方向闪电活动较多,部分雷暴刚入海时有加强的趋势.分析表明:太阳辐射的季节变化和日变化等是造成闪电时间分布的主要原因;地形的动力作用和下垫面的物理特性及其差异是造成气候意义上中小尺度闪电空间分布差异的主要原因.文章对LIS闪电定位资料进行了探测效率订正,根据LIS注视时间计算了闪电密度,并与地基闪电定位资料和多普勒天气雷达资料进行了对比.LIS闪电活动特征的分析,对雷暴预警和防灾减灾有指导意义.

卫星观测到的全球闪电活动及其地域差异

闪电活动在时间和空间尺度上都有很大的可变性 .本文利用热带降水测量计划 (TRMM)卫星上携带的闪电探测系统获取的闪电定位资料首次对一些典型地区的闪电活动进行了对比分析 .研究发现不同地区的闪电活动无论在闪电频数或放电强度方面都有很大的差别 ,海洋上的闪电活动频数与陆地上的闪电活动频数可相差几十倍 ;不同地区闪电活动的多少不仅取决于该地雷暴日数的多少 ,更重要的还取决于该地每次雷暴过程闪电频数的多少 ;不同地区的闪电放电强度有随闪电频数增加而减小的趋势 .进一步研究还表明 ,不同地区闪电光辐射能的不同可以用对流最大不稳定能量 (ECAPE)来解释 ,闪电放电强度与ECAPE之间存在非常好的线性正相关 ;而闪电活动频数对ECAPE的响应则与闪电光辐射能不同 ,二者之间没有发现明显的相关 .

鄂西三峡地区雷电定位系统与卫星闪电观测数据的比较分析

鄂西三峡地区是我国重要的输电线路走廊,雷击闪络事故比较严重。为研究这一地区雷电活动规律,对2005-2008年电网雷电定位系统(lightning location system,LLS)和卫星搭载的闪电图像传感器(lightning imagesensor,LIS)数据进行了配对比较研究。其中,以LIS数据为基准,在5ms时间误差范围内寻找LLS中与之配对的地闪数据,从2264个LIS闪电数据中成功配对出391组数据,配对数据平均地闪定位误差距离为0.114°(约11km),标准偏差为0.087,说明LIS和LLS数据对应性良好,具有很高的精度和平稳度。通过配对数据可以计算出鄂西三峡地区云闪与地闪比值Z1,其值大于通过传统平均闪电密度方法计算出的云闪与地闪比值Z0。同时,对比Prentice等人实测的云闪与地闪比值,则介于Z0和Z1之间。分析原因为,LIS对云层底部或高度较低处发生地闪的探测效率较低,导致计算结果差异。并且,通过配对数据还可以分析云闪与地闪比值Z1的时间、空间分布规律,发现鄂西三峡地区的Z1在2、5、9月有最大值(都>10),Z1空间分布与平均海拔高度相关系数为-0.33。研究表明,基于实时数据分析的雷电数据配对方法,能较好地反映雷暴的局部空间、时间规律。

TRMM卫星观测到的华南地区的闪电时空分布特征

利用TRMM卫星上携带的闪电探测仪(LIS)所获取的9年闪电资料(1998—2006年)对华南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。该地区闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的2倍多,闪电活动季节性特征非常明显,闪电主要集中发生在春末仲夏,呈现双峰值特征,4—8月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的81.91%)。闪电活动的日变化表明,8月份闪电活动绝大多数发生在午后至傍晚时分,这也与对流活动相对应,5月份闪电活动除在午后有一个峰值区外,在凌晨也有一个不小的峰值区。华南地区的闪电密度高值区主要有:清远-广州一带、廉江市附近、海南岛中部,闪电密度低值区主要位于南海水面上。分析表明:华南地区闪电时空分布除与大尺度的天气系统背景有关外,还与太阳辐射、地形抬升、下垫面的性质等有关。太阳辐射的季节变化和日变化等是造成闪电时间分布的重要原因;地形的抬升作用和下垫面的性质及其差异是造成气候意义上中小尺度闪电空间分布差异的重要原因。

TRMM卫星和全球降雨观测计划GPM及其应用

全球变暖和气候变化影响全球水循环,从而导致异常天气,如频繁的大雨和干旱。热带降雨观测卫星TRMM和全球降雨观测计划GPM是进行全球尺度的降雨观测的国际卫星观测计划,对全球变化研究具有很大作用。首先介绍了热带降雨观测卫星TRMM的概况及其5个有效载荷,即降雨雷达、可见/红外扫描仪、微波成像仪、云和地球辐射能量探测器以及闪电成像仪;接着介绍了即将于2007年发射的全球降雨观测计划GPM;最后介绍了TRMM卫星的应用。

西北太平洋热带气旋闪电时空尺度和光辐射能

利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor,LIS)数据,建立西北太平洋热带气旋闪电数据集,并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明:热带气旋闪电各属性值均呈对数正态分布特征,热带气旋极大值闪电更倾向于发生在海洋和热带低压强度等级。不同强度等级(热带低压、热带风暴、台风)的热带气旋闪电持续时间无明显差异,但热带风暴强度等级的闪电空间尺度和光辐射能平均值均低于热带低压和台风。对于热带气旋的不同区域(内核、内雨带、外雨带),内核闪电的持续时间最大、光辐射能最强,且持续时间和光辐射能随着闪电与热带气旋中心距离的增加而逐渐减小,外雨带达到最小值。在海陆差异方面,热带气旋闪电在海洋上的空间尺度和光辐射能比陆地大,而闪电持续时间无明显差异。与非热带气旋闪电相比,热带气旋闪电的延展距离、通道面积和光辐射能均更小,但闪电平均持续时间更长。

星地闪电探测系统在中国区域探测数据对比分析

根据传感器所处位置的不同,闪电观测资料的获取主要有地面观测和卫星观测两种方式,二者各有优势,对两类资料质量的评估与对比是重要的研究课题.为此本文将我国气象部门国家级地基闪电监测网络——国家雷电监测网与低轨道卫星闪电探测器LIS(Lightning Imaging Sensor)在2009—2015年获取的中国区域资料作为研究对象,基于敏感度试验,确立了星地观测数据匹配的原则、方法和时空窗口阈值,提出了星地匹配比例MP(Match Percent)的定义并从年份、季节、昼夜三个维度对比研究了中国区域星地闪电观测数据的特征,分析了二者定位误差的统计规律和分布比例,讨论了影响因素.本文的工作为星地多源闪电观测数据的质量控制与融合分析提供基础,也为新近发射的我国首枚静止轨道平台闪电成像仪的地面真实性检验和算法修正提供数据和技术储备.