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摘要 近年来，由于我国的地理环境差异性较大以及气候各不相同，造成了我国的闪电活动具有一定的空间分布特征，闪电的发生往往伴随着暴雨等气候，给人们的生活以及整个生态系统均构成了威胁。利用2010—2014年OTD/LIS以及ATD定位资料，采用了统计学方法，对我国闪电密度空间分布以及闪电频次日、月变化以及经纬度变化特征进行研究。结果表明：对于闪电密度空间分布情况，这2种观测资料具有较好的相似性。统计出的闪电密度主要集中在我国沿海区域，而在西北区域闪电活动相对较少，闪电频次日分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性；根据OTD/LIS资料，闪电频次月变化呈单峰值变化趋势，而对于ATD资料，闪电频次月变化呈单谷-单峰值变化类型。对于闪电频次经纬度分布情况，这2种观测资料具有较大差异性。
关键词 OTD/LIS；ATD；闪电密度；经纬度；闪电活动；中国
中图分类号 P427.32+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）15-0218-04
Abstract In recent years，due to the large geographical differences and climate vary，resulting in lightning activity of a certain spatial distribution of lightning occurs often accompanied by rain and other weather，to people′s lives and the entire ecosystem constitute a threat. In this paper，using of OTD/LIS and ATD location data from 2010 to 2014，statistical methods were employed，the spatial distribution of lightning，daily，monthly change characteristics of lightning density，and latitude and longitude variation characteristics were studied. Results showed that：The lightning density spatial distribution of these two observations have good similarity. Lightning density statistics are mainly concentrated in China′s coastal regions，and in a relatively small area northwest of lightning activity，lightning frequency distribution of the next day，two observations have some differences. According to OTD/LIS data，frequency of lightning monthly change showed a single peak trend，while data for the ATD monthly change of lightning frequency showed a single valley-single-peak variation type. For the frequency of lightning latitude distribution，these two observations have greater difference.
Key words OTD/LIS；ATD；lightning density；latitude and longitude；lightning activity；China
雷暴天气是产生于对流系统中的天气现象，且闪电现象具有地域、时效等特征。闪电的发生往往伴随着暴雨等气候，给人们的生活以及整个生态系统均构成了威胁，闪电所带来的直接、间接危害已经成为自然界最严重的危害之一，闪电所具有较高的浪涌电压以及电磁辐射效应对高层建筑物、敏感电子设备、人民生命安全都造成了一定的伤害。目前，国内外很多的科研工作者对闪电形成机理以及闪电造成的危害进行了研究，到后来的闪电监测预警，一直是一个非常重要的研究课题。很多学者均使用卫星定位资料、WWLLN资料、ATD资料等对区域性闪电活动进行分析研究。
我国有很多学者对小区域内的闪电形成机理以及活动分布特征做了很多的研究。张义军等[1]对我国闪电探测技术、以及探测方法进行了总结，并提出了运用闪电探测资料进行雷电监测预警工作的预测方法。郑 栋等[2]根据北京地区闪电定位资料，研究了大气参数与闪电活动之间的关系，发现了抬升指数以及高空温度与闪电密度之间存在正相关性关系。张廷龙等[3]利用近8年的卫星定位资料，研究了青藏铁路附近的闪电活动变化情况，表明了铁路沿线的闪电活动具有显著的日变化以及季节变化差异性。赵中阔等[4]利用甘肃平凉地区大气电场观测资料，研究了平凉地区大气电场与尖端放电电流之间的关系。研究表明，正、负电晕放电阈值的电场存在显著的差异性，且负电晕放电时电场阈值相对较小。徐栋璞等[5]利用经验模态分解的方法，研究了夏季地面大气电场有无雷暴云情况下变化情况。结果得出，经验模态分解方法，能够很好地分析出地面大气电场具有不用时间尺度的变化特征。殷 娴等[6]江苏省近3年来的闪电观测资料以及探空资料，研究了对流参数与南京地区闪电活动之间的关系，并选取了对闪电活动相关性较高的参数，建立了闪电潜势预报方程。郑媛媛等[7]利用OTD资料、GOES红外亮温资料，主要研究了闪电活动与降水之间的变化关系，得出了闪电频次变化情况与降水之间存在一定的关系。Abarca等[8]利用闪电定位、NLDN资料，对资料统计分析得出，台风中心闪电活动具有不对称性。Hodanish等[9]研究认为闪电的形成需要一定的上升气流。Perez等[10]研究云地闪与龙卷风之间的关系，指出了龙卷风的形成与超级单体的发展趋势具有显著的相关性的关系。
1 研究方法
由于不同的观测设备采集到的数据，对闪电活动进行分析具有一定的差异性。本文主要利用OTD/LIS资料以及ATD资料，对比研究了我国闪电活动的变化规律及其空间分布特征。
2 结果与分析
2.1 闪电密度变化情况
根据OTD/LIS资料，对我国区域内闪电活动进行了统计，图1为OTD/LIS卫星资料我国闪电密度分布图，可以看出，在不同的区域统计出的闪电密度值相差较大，即闪电活动具有空间分布差异性。从图中整体上可以看出，我国东部区域的闪电活动要大于西部区域，主要是东部区域经济相对发达，且靠近海洋区域，具有充足的水汽条件，有利于对流活动的形成。统计出的东部区域平均闪电密度值为每年11.6次/km2。同时可以看出，南部区域闪电活动要大于北部区域。最大闪电密度主要集中在沿海区域，在福建、广东等区域闪电活动相对于其他区域较大，最大的闪电密度峰值为每年19.7次/km2。对于西部区域，主要是因为，西部地区海拔相对较高，且气候、地形等较为复杂，不利于对流气候的形成，从而造成了西部区域闪电活动相对较少，新疆自治区闪电活动最少，统计出的平均闪电密度值仅为每年0.18次/km2，主要是因为新疆自治区降水量较少，造成一定的干旱性气候，减少了闪电形成所必需的水汽条件。
根据ATD资料，对我国区域内闪电活动进行了统计，图2为ATD资料我国闪电密度分布图，根据ATD资料显示出，在不同的区域统计出的闪电密度值相差较大，即闪电活动也具有空间分布差异性。我国闪电活动主要集中在沿海区域，闪电密度最大值出现的区域在广州区域，闪电密度值为每年5.8次/km2。广州地区靠近海洋区域，受到季风气候的影响，给广州地区带来了充足的水汽，从而使得广州地区闪电活动相对较多。同时，在湖北区域闪电活动也相对较大，主要是因为湖北特殊的地理环境，造成了该区域闪电密度值也较高。在我国西部区域闪电活动相对较少，最小的闪电密度值为每年0.01次/km2。
通过OTD/LIS资料、ATD资料对我国闪电分布情况进行研究，可以看出，对于闪电密度空间分布情况，这2种观测资料具有较好的相似性。统计出的闪电密度主要集中在我国沿海区域，而在西北区域闪电活动相对较少。根据OTD/LIS资料统计出的闪电密度值要高于ATD结果，在西北地区这2种资料统计出的闪电密度差异性更大。
2.2 闪电活动日变化情况
根据OTD/LIS资料，统计出每个时间段内闪电频次，用来研究我国闪电活动日变化趋势。图3为OTD/LIS资料我国闪电活动的日变化，可以看出，我国闪电活动具有显著的日变化差异性，总体上呈单谷-单峰值变化类型，在0：00—11：00时间段内，闪电频次总体上呈递减的变化趋势，闪电频次谷值出现在11：00。11：00之后，闪电频次呈逐渐增多的变化趋势，闪电峰值出现在17：00和20：00，18：00的闪电频次也相对较多，在21：00—23：00期间，闪电频次波动幅度相对较小。可以看出，根据OTD/LIS资料显示，我国闪电活动主要集中在16：00—22：00之间，在8：00—13：00之间闪电活动相对较少。
根据ATD资料，统计出每个时间段内闪电频次，用来研究我国闪电活动日变化趋势。图4为ATD资料我国闪电活动的日变化趋势，可以看出，我国闪电活动具有显著的日变化差异性，总体上呈单峰值变化类型，在0：00—10：00期间，我国闪电频次波动幅度相对较小，从11：00之后闪电频次呈显著性的递增变化趋势，在16：00闪电频次达到了峰值，在15：00、19：00闪电频次也相对较多，从19：00之后闪电活动呈递减的变化趋势。
通过OTD/LIS资料、ATD资料对我国闪电频次日分布情况进行研究，可以看出，对于闪电频次日分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性。根据OTD/LIS资料结果，在0：00—11：00时间段内，闪电频次总体上呈递减的变化趋势，闪电峰值出现在17：00和20：00；而对于ATD资料结果，在0：00—10：00期间，我国闪电频次波动幅度相对较小，在16：00闪电频次达到了峰值，且在每个时刻下，ATD资料统计出的闪电频次要高于OTD/LIS资料结果。
2.3 闪电活动月变化情况
分别根据OTD/LIS、ATD资料，统计出每个月份内闪电频次，用来研究2种资料情况下我国闪电活动月变化差异性。图5为OTD/LIS、ATD资料全国闪电活动月变化趋势，从图中显示出，2种观测资料下，我国闪电频次月变化差异性较大。对于OTD/LIS资料，我国闪电频次月变化呈单峰值变化趋势，在1—3月期间闪电频次呈小幅度的递增变化趋势，4月闪电频次较3月有较大幅度的递增变化趋势，4—6月期间闪电频次呈小幅度的递增变化趋势，在7月闪电频次达到了峰值，8月闪电活动也相对较大，从8月之后闪电活动呈显著性的递减趋势。
对于ATD资料，我国闪电频次月变化呈单谷-单峰值变化趋势，在1—3月期间闪电频次呈小幅度的递增变化趋势，4月闪电频次较3月有小幅度的递减变化趋势，5月闪电频次达到了谷值，6月闪电频次较5月有较大幅度的递增变化趋势，在8月闪电频次达到了峰值，9月闪电频次相对于8月呈显著性的递减变化趋势，9—12月期间闪电频次波动幅度相对较小。
通过OTD/LIS资料、ATD资料对我国闪电频次月分布情况进行研究，可以看出，对于闪电频次月分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性。根据OTD/LIS资料结果，我国闪电频次月变化呈单峰值变化趋势，在7月闪电频次达到了峰值，而对于ATD资料分析结果，在8月闪电频次达到了峰值。
2.4 闪电活动经纬度变化情况
分别根据OTD/LIS、ATD资料，统计出每个经纬度范围内闪电频次，用来研究2种资料情况下我国闪电活动经纬度变化差异性。图6为OTD/LIS闪电频数经纬度变化趋势，从图6a纬度变化趋势可以看出，在18°N～22°N之间，闪电频次随着纬度的增加呈逐渐增多的变化趋势；然后在22°N～27°N之间，闪电频次随着纬度的增加呈逐渐递减的变化趋势；27°N～28°N之间，随着纬度的增加闪电频次递增的幅度相对较大；在28°N～32°N之间，闪电频次随着纬度的增加有小幅度的递减变化趋势；在32°N～33°N之间，闪电频次随着纬度的增加有小幅度的递增的趋势；而后在33°N之后，闪电频次随着纬度的增加呈显著性的递减变化趋势。从图中可以看出，闪电活动主要集中在28°N～36°N纬度范围内。
从图6b经度变化趋势可以看出，在76°E～79°E之间，闪电频次随着经度的增加呈逐渐增多的变化趋势；在79°E～98°E之间，闪电频次随着经度的增加呈逐渐递减的变化趋势；而后在98°E～115°E之间，闪电频次随着经度的增加呈波动式的逐渐递增的变化趋势；而后在115°E之后，闪电频次随着经度的增加呈显著性的递减变化趋势。从图中可以看出，闪电活动主要集中在105°E～119°E纬度范围内。
图7为ATD闪电频数经纬度变化趋势，可以看出，我国闪电频次具有显著的纬度、经度变化趋势。从图7a纬度变化趋势可以看出，我国闪电频次呈单峰值变化趋势，在15°N～25°N之间，闪电频次随着纬度的增加波动幅度相对较小；在25°N～32°N之间，闪电频次随着纬度的增加呈显著性的递增变化趋势；在32°N处闪电频次达到峰值，统计出的闪电峰值为2.2×105次；当闪电频次达到峰值之后，在32°N～36°N之间，闪电频次随着纬度的增加，呈显著性的递减变化趋势；在36°N之后，闪电频次随着纬度的增加波动幅度相对较小。从图中可以看出，闪电活动主要集中在25°N～36°N纬度范围内，主要为我国的川藏等地区。
从图7b经度变化趋势可以看出，我国闪电频次随经度变化呈单峰值变化趋势，在70°E～114°E之间，我国闪电频次随着经纬的增加波动幅度相对较小；而在114°E～120°E之间，我国闪电频次随着经纬的增加呈显著性的递增变化趋势，闪电频次峰值为2.14×105次；在120°E～125°E之间，我国闪电频次随着经纬的增加呈显著性的递减变化趋势；在125°E之后，我国闪电频次随着经纬的增加波动幅度相对较小，基本保持不变。从图中可以看出，闪电活动主要集中在110°E～125°E纬度范围内，主要为我国江浙、福建等地。
通过OTD/LIS资料、ATD资料对我国闪电频次经纬度分布情况进行研究，可以看出，对于闪电频次经纬度分布情况，这2种观测资料具有较大差异性。根据OTD/LIS资料结果，在18°N～22°N之间，闪电频次随着纬度的增加呈逐渐增多的变化趋势，然后在22°N～27°N之间，闪电频次随着纬度的增加呈逐渐递减的变化趋势，闪电活动主要集中在28°N～36°N纬度范围内，而对于ATD资料结果，在18°N～27°N之间，闪电频次随着纬度的增加波动幅度相对较小，基本保持不变，闪电活动主要集中在25°N～36°N纬度范围内。根据OTD/LIS资料结果，在76°E～79°E之间，闪电频次随着经度的增加呈逐渐增多的变化趋势；在79°E～98°E之间，闪电频次随着经度的增加呈逐渐递减的变化趋势；而后在98°E～115°E之间，闪电频次随着经度的增加呈波动式的逐渐递增的变化趋势；闪电活动主要集中在105°E～119°E经度范围内。而对于ATD资料结果，在70°E～114°E之间，我国闪电频次随着经度的增加波动幅度相对较小；闪电活动主要集中在110°E～125°E经度范围内。
3 结论
利用2010—2014年OTD/LIS以及ATD定位资料，采用统计学方法对我国闪电密度空间分布以及闪电频次日、月变化以及经纬度变化特征进行研究。主要得出了以下结论：
（1）对于闪电密度空间分布情况，这2种观测资料具有较好的相似性。统计出的闪电密度主要集中在我国沿海区域，而在西北区域闪电活动相对较少。根据OTD/LIS资料统计出的闪电密度值要高于ATD结果，在西北地区这2种资料统计出的闪电密度差异性更大。
（2）对于闪电频次日分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性。根据OTD/LIS资料结果，在0：00—11：00时间段内，闪电频次总体上呈递减的变化趋势，闪电峰值出现在17：00和20：00；而对于ATD资料结果，在0：00—10：00期间，我国闪电频次波动幅度相对较小，在16：00闪电频次达到了峰值。且在每个时刻下，ATD资料统计出的闪电频次要高于OTD/LIS资料结果。
（3）对于闪电频次月分布情况，这2种观测资料具有一定的差异性。根据OTD/LIS资料结果，我国闪电频次月变化呈单峰值变化趋势，在7月闪电频次达到了峰值；而对于ATD资料结果，在8月闪电频次达到了峰值。
（4）对于闪电频次经纬度分布情况，这2种观测资料具有较大差异性。
4 参考文献
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