2014—2018年广西闪电时空分布特征研究.pdf

年月南宁师范大学学报(自然科学版)J u n 第 卷 第期J o u r n a l o fN a n n i n gN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)V o l N o D O I:/j c n k i i s s n 文章编号:()年广西闪电时空分布特征研究潘宥澄,李峙,陈生,(南宁师范大学a 北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室;b 地理科学与规划学院,广西 南宁 ;中国科学院 西北生态环境资源研究院黑河遥感站和甘肃省遥感重点实验室,甘肃 兰州 ;南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东 珠海 )摘要:基于 年国家地基雷电探测网(A D T D)的闪电观测数据,对广西壮族自治区闪电时空分布进行研究.研究表明,闪电密度高值区主要集中在广西东南部(呈贺州 钦州的东北 西南走向)以及百色市西部;季节性分布特征明显,主要出现在月,占总数的,月雷电活动最频繁;闪电活动日高发时段为 时,峰值为 时;地闪中负闪占绝大多数.关键词:广西;闪电;时空分布中图分类号:P 文献标志码:A.引 言闪电是发生在带电的积雨云中的一种放电现象,其空间尺度小、时间变化快,出现时常伴有狂风、暴雨、冰雹等天气现象,是一种破坏性极强的自然灾害.随着雷电探测技术和手段的进步,许多学者对闪电活动规律进行了大量的研究.中国是全球雷电灾害的多发区,全国年雷暴发生日数超过 天的有 个省(区、市),广西是其中之一,全境在雷暴灾害区.广西地处中国东南部,纬度低,北回归线横贯中部,南临北部湾海面,北接南岭山地,西延云贵高原,地形复杂,太阳辐射强,对流活动旺盛,闪电活跃.因此,对广西的闪电时空分布进行分析,有利于掌握广西闪电规律,对防雷减灾具有重要意义.广西作为雷暴灾害高发区,对于闪电时空分布特征的研究目前还比较欠缺.王宛青等对 年广西的雷电时间、空间分布状况进行过统计,得出 年广西雷电日变化及月变化的特征;王义耕等 则主要对 年雷电造成的灾害进行分析,对雷电灾害导致的人员伤亡和经济损失进行了统计;吴量等 对河池市的闪电时间变化和强度进行过分析.从以上研究中可以发现,关于广西的闪电灾害研究,多是停留于统计学的分析,而缺少关于闪电空间分布变化和日变化的分析.资料和方法广西山岭连绵、山体庞大、岭谷相间,四周多被山地、高原环绕,中部和南部多丘陵平地,呈盆地状.盆地中部被两列弧形山脉分割,外弧形成以柳州为中心的桂中盆地,内弧形成右江、武鸣、南宁、玉林、荔浦等众多中小盆地.平原主要有河流冲积平原和溶蚀平原两类,河流冲积平原中较大的有浔江平原、郁江平原、宾阳平原、南流江三角洲等.广西境内喀斯特地貌广布,集中连片分布于桂西南、桂西北、桂中和桂收稿日期:基金项目:中国科学院高层次人才计划项目(E );北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室(南宁师范大学)开放基金(NNNU K L O P K );广西重点研发项目(A B ,A B )第一作者:潘宥澄(),硕士生,地理信息技术方向(p a n y c g i s c o m)通信作者:李峙,博士、副教授、硕导,研究方向:地理信息技术(l i z h i n n n u e d u c n)第期潘宥澄,等:年广西闪电时空分布特征研究 东北.本研究基于 年广西壮族自治区闪电数据,通过将数据以 k m k m为一个栅格格网进行空间分布统计,对广西闪电的时空分布规律进行研究.在全区时空分布分析的基础上,根据闪电分布的高值区域选取五个特定区域进行重点分析.通过对年闪电数据的统计,共统计到 年闪电次数 次,其中正闪 次,占总数的 ;负闪 次,占总数的 .在月变化上,月闪电次数最高,达到 次,占全部统计数据的 .而在日变化上,时闪电次数最高,共为 次,占全部数据的 .闪电的空间分布特征闪电的年际分布特征闪电的年际变化可以表现本地区的闪电时空分布的位置,能够更直观地了解地区闪电时空分布差异.在年累计次数的点分布上,可见全区各地均有闪电活动,但闪电密度高值区主要集中在广西东南部的防城港至贺州一线(防城港东部、钦州西部及东北部、玉林南部及东北部、贵港大部、梧州大部、贺州南部),总体走向为东北 西南走向(图:z a).广西西部高值区为百色市西部.其中最高值中心出现在梧州贺州交界处的大桂山,达到 次/百平方公里,其次为贵港中部.负闪的时空分布与总闪基本一致,而正闪则主要在东南部闪电分布带闪电次数高的地区,最高值在桂平市以南(图:z b),为 次/百平方公里.表年际闪电次数统计累计 年 年 年 年 年总闪 正闪 负闪 从 单 年 统 计(表)上 看,年,闪电次数呈波动态势,单年闪电总次数差异较大,年为 次,而 年仅为 次,差值达 万次.而在时空分布上看,闪电的分布呈现出从聚集到分散的变化.年闪电主要集中在贵港至贺州和梧州交界的大桂山一带,而 年贵港至大桂山一带闪电次数减少,在桂北(河池市、柳州市北部、桂林市)出现了闪电密度高值区域.年和 年广西北部一带的闪电次数则偏低.而广西西部地区(百色市),闪电活动的发生情况变化不大.闪电的季节分布特征季节按照气象学上对四季的划分:春季(月)、夏季(月)、秋季(月)和冬季(月、次年月),分别统计不同季节的闪电情况.从年累计的季节上看,夏季(图:z b)闪电活动最为频繁,多发生于广西东部及南部的钦州、玉林、南宁中部及东南部、贵港、梧州和贺州.秋季(图:z c)次之,分布范围与夏季基本一致.春季(图:z a)闪电活动多集中在广西东部(贵港、梧州及贺州南部).冬季则仅有少量散发的闪电发生.在不同年份,闪电的分布状况也存在许多差异.年(图:a d),闪电主要发生于春、夏两季的广西东部地区,南部沿海则为夏秋季;秋季较少,冬季几乎没有闪电活动.年(图:a d),春季闪电高值在贵港南部及大桂山;夏季除了东部和钦州西部外,河池市南部也有比较多的闪电活动;秋季分布于贵港和百色东南部;冬天的闪电则聚集在东南部铁山港及柳州北部,百色西部 河池南部 柳州北部 桂林南部则有带状分布.年(图:a d)春季,闪电发生于东部和东北部;夏季,钦州及南宁南部闪电较其他年份强烈;秋季闪电较少;冬季在广西北部(百色、河池、柳州、桂林)一带分布.年(图:a d),春季的闪电与往年相比很少;夏季,南部到东部一带依旧为闪电多发区;秋季主要发生在南部,尤其是铁山港次数较多;冬季则完全没有闪电活动.年(图:a d),春季的闪电也较少;夏季在东部、南部、西部(百色中部)均有较往年偏低的闪电活动;秋季则与 年的分布类似;而冬季与往年冬季相比,闪电活动发生次数明显偏高,且多为次年(年)、月发生,尤其是河池东部到桂林西南部一带以及贵港中部和大桂山的闪电值较高.南宁师范大学学报(自然科学版)第 卷图五年累计年际时空分布特征图(总闪(z a)、正闪(z b)、负闪(z c)和 年()闪电总闪(a)、正闪(b)、负闪(c)年际时空分布特征第期潘宥澄,等:年广西闪电时空分布特征研究 图年累计季节时空分布特征图(春季(z a)、夏季(z b)、秋季(z c)、冬季(z d)和 年()闪电季节时空分布特征图(春季(a)、夏季(b)、秋季(c)、冬季(d)闪电频次月变化及日变化时空分布闪电月最大次数时空分布通过分析单个格网次数最高的月及时,对闪电发生次数最高的月份和时间进行时空分布统计.累计五年(图:a)中,每个格网月最大次数主要集中在月之间.月闪电次数最高的地区主要为广西东南部及桂林部分地区,而全区中部的大部分地区在月闪电次数最高,月则分布在广西除东南部以外的边界地带.从单年上看,年(图:b)全区有较多地区最大次数月为月,其次为月.年(图:南宁师范大学学报(自然科学版)第 卷c)广西东北部、东部、南部最高次数月大部分为月,而中、西北部地区则为月.年(图:d),广西东北大部月次数最高,中部地区则为月,月为南部沿海、西南部及西北部.年(图:e),广西中部大部闪电次数最高值为月,月为东南和东北部,月为北部地区.年(图:f),月中部南部部分地区闪电次数最大,东北部和西北部最大次数月为月,全区大部分地区最大闪电次数月为月.闪电日最大次数时空分布从年累计(图:g)看,东部、南部的大部地区,以及百色市西南部,下午(时)次数最多.而西部、北部大部地区则多在夜间(时次日时).南部海岸线的闪电次数最高值则发生在凌晨(时)时分,这可能与海陆位置导致的环流有关.从单年情况来看,年,西部及北部地区凌晨的闪电活跃程度有所降低,因此下午的闪电活动次数相对夜间显得更多,最大次数时间发生在下午的区域扩大了.图五年累计(a)及 年(b f)闪电月最大次数时空分布特征图和五年累计(g)及 年(h l)闪电日最大次数时空分布特征第期潘宥澄,等:年广西闪电时空分布特征研究 闪电的频次时间分布特征闪电的频次月变化特征从五年累计(图:a)的月变化上看,全区雷电活动主要发生在月,闪电频次高达 次,占总数的.其中,月雷电活动最频繁,闪电频次高达 次,占总数的.而在剩余月份,闪电活动并不强烈.其中,负闪占总闪的,正闪仅占总闪的.负闪的次数基本与总闪的曲线一致,而正闪的趋势亦随负闪的次数而变化.闪电的月变化特征存在一定的年际差异,年月的闪电次数最多,而 年则是月.在闪电的总频次上,年全年的闪电次数只占 年的,其中月的闪电次数为 次,只占其他年份平均值(次)的.从单年来看,年(图:b)的闪电次数呈单峰型,月开始出现闪电,月与月基本持平,月开始增多到 万余次,月达到全年次数最高值 次,月次数逐月下降,月后基本没有.年(图:c)的闪电次数呈三峰型,月闪电次数不高,而在月突然跃增到 次,为全年峰值,月次数略有下降,月减少,月则相对月更多一些,月仅有 余次,月又达到万次.年(图:d),闪电次数呈三峰型,月有 余次,月仅有 次,月闪电开始活跃,至月达到全年峰值 次,而月闪电次数降低至 万,月再次回升至接近月的峰值,达 次,月之后次数较少.年(图:e),闪电次数呈双峰型,在月份闪电次数为 次,而月仅为 次,月开始增多,月达到峰值 次,之后直线下降,在 月降到仅有次,月则没有.年(图:f),闪电次数呈三峰型,月开始发生闪电活动,月较月略低 次,月增多至月达到峰值 次,月较月低 次,月则达到全年最高 次,月减少到不到 次,月后闪电次数较少.闪电的频次日变化特征从五年累计(图:g)的日变化上看,午后至傍晚(时)为雷电活动的高发时段,闪电频次达 次,占总数的,峰值出现在 时,共 次,是 时(最小值)的倍.凌晨时段仍有小高峰,时闪电频次为 次,占总数的.上午是闪电活动的低谷,最低值出现在 时(次),时后开始迅速回升.闪电的日变化年际差异较小,整体趋势与累计曲线比较统一.从单年情况分析,年(图:h),凌晨时闪电次数逐渐增加,时最高值为 次,时后开始逐渐降低至时,时后开始增加,时后迅速增加,时次数最高且最高值出现在 时,达到 次,时后又迅速下降,至 时最低,为 次.年(图:i),闪电在时达到波峰,为 次,之后逐渐下降,时次数最少(次),之后开始迅速增加,时达到顶峰,最高值为 时(次),而后迅速降低.年(图:j),时闪电次数增加,时为波峰(次),而后逐渐下降至 时(次),时后迅速增加,时达到顶峰(次),之后迅速下降,但在 时又略有增加(次).年(图:k),闪电在凌晨至上午时分发生较为平均(余次),时达到最低,仅有 次,时后迅速增加,时达到顶峰(次),之后下降.年(图:l),凌晨和上午的闪电次数较往年少,波峰时仅有 次,时均不足 次,时后迅速增多,时达到顶峰共 次,而后又逐步减少.重点区域的分析通过对前述数据的分析,选定了广西东南部一带的大桂山、桂平南、钦州北,以及西北部的田林西和东北部的龙胜个特殊区域(见图第一行)进行重点分析.划定了的格网(即k mk m的范围),统计特殊区域中的闪电变化情况.重点分析区域闪电月次数特征通过对重点分析区域的数据进行统计分析,得出重点区域特征的变化曲线.根据五个区域的折线 南宁师范大学学报(自然科学版)第 卷图变化可以看出,五年累计(图:a)结果表明,闪电最活跃的地区是桂平南,其次是大桂山和钦州北,这三个地区均位于广西东部和南部闪电最活跃的地带.而田林西和龙胜虽然闪电次数不及东南一带的三个地区,但仍是广西东北部和西北部闪电较活跃的地区.图五年累计月变化图(a)及 年月变化图(b f)和五年累计日变化图(g)及 年日变化图(h l)重点分析区域闪电日次数特征日特征曲线图从五年整体(图:g)上看,桂平南的闪电次数最高,峰值主要在 时.其次为大桂山,峰值主要在 时.而钦州北的峰值出现在下午 时.田林西的峰值则出现在在晚上 时.龙胜闪电次数较少,主要出现在 时.第期潘宥澄,等:年广西闪电时空分布特征研究 图重点区域位置图、五年累计(a)及 年重点区域次数月特征图(bf)和五年累计(g)及 年重点区域次数日特征图(h l)南宁师范大学学报(自然科学版)第 卷结论本研究根据 年广西壮族自治区闪电数据,对广西闪电时空分布进行研究,结论为:()负闪占总地闪的绝大多数,闪电密度高值区主要集中在广西东南部的防城港至贺州一线以及百色市西部.()闪电活动多发生于夏秋季节,夏季集中在广西东部及南部,秋季则散布于全区各地市.()全区的闪电活动主要发生在每年的月,闪电频次占总数的,月则是雷电活动最频繁的月份.()午后至傍晚为雷电的高发时段,最大峰值则出现在 时之间.凌晨亦有闪电活动.而上午闪电活动不频繁.本研究基于广西闪电的时空分布特征和闪电次数统计数据进行分析,关于闪电强度的分析并未涉及,存在一定的局限性.参考文献:钟万强,张赛忠全球闪电研究进展综述第八届长三角科技论坛:气象科技发展论坛C上海:林建,曲晓波中国雷电事件的时空分布特征J气象,():,王娟,谌芸 年中国闪电分布特征分析J气象,():刘维成甘肃省闪电特征分析及雷电预警研究 D兰州:兰州大学,包斌,汪宏伟,王旭新疆闪电时空分布特征分析J新疆气象,():段和平,周洁晨,夏雪,等基于A D T D闪电定位资料的江西省历史 年雷电活动规律分析J河南科技,():辛雪琪我国复杂地形区域雷暴特征及地闪时空特征分析 D南京:南京信息工程大学,钱勇,谭侨,焦阳,等 年新疆地区闪电活动时空特征分析J成都信息工程大学学报,():王宛青,龙振兴广西雷电和雷电灾害时空分布J科技资讯,():王义耕,韦卓运,黄文高,等 年广西雷电灾害特征J气象研究与应用,():吴量,郭媛,向清才河池市闪电活动与下垫面植被类型关系分析J气象研究与应用,():,S t u d yo nT e m p o r a l a n dS p a t i a lD i s t r i b u t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fL i g h t n i n g i nG u a n g x iD u r i n g P ANY o u c h e n g,L IZ h i,CHE NS h e n g,(a K e yL a b o r a t o r yo fE n v i r o n m e n tC h a n g ea n dR e s o u r c e sU s e i nB e i b uG u l f,M i n i s t r yo fE d u c a t i o n;b S c h o o lo f G e o g r a p h ya n d P l a n n i n g,N a n n i n g N o r m a l U n i v e r s i t y,N a n n i n g ,C h i n a;K e y L a b o r a t o r yo fR e m o t eS e n s i n go fG a n s u P r o v i n c e,H e i h e R e m o t eS e n s i n gE x p e r i m e n t a lR e s e a r c hS t a t i o n,N o r t h w e s tI n s t i t u t eo fE c o E n v i r o n m e n ta n dR e s o u r c e s,C h i n e eA c a d e m yo fS c i e n c e s,L a n z h o u ,C h i n a;S o u t h e r nM a r i n eS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n gG u a n g d o n gL a b o r a t o r y(Z h u h a i),Z h u h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:T h i sp a p e r,b a s e do n t h e l i g h t n i n go b s e r v a t i o nd a t ao f t h eA D T Dl i g h t n i n g l o c a t i o ns y s t e md u r i n g t o ,s t u d i e s t h e t e m p o r a l a n ds p a t i a l d i s t r i b u t i o no f l i g h t n i n g i nG u a n g x i Z h u a n gA u t o n o m o u sR e g i o n T h er e s u l t ss h o wt h a t t h eh i g hv a l u ea r e a so f l i g h t n i n gd e n s i t ya r em a i n l yc o n c e n t r a t e di n t h e s o u t h e a s t o fG u a n g x i(n o r t h e a s t s o u t h w e s t t r e n do fH e z h o u Q i n z h o u)a n d t h ew e s t o fB a i s e C i t y;T h es e a s o n a ld i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa r eo b v i o u s,m a i n l yf r o m A p r i l t oS e p t e m b e r,a c c o u n t i n gf o r o f t h e t o t a l,a n dt h e l i g h t n i n ga c t i v i t y i s t h em o s t f r e q u e n t i nJ u n e;T h eh i g h i n c i d e n c ep e r i o do f l i g h t n i n ga c t i v i t yd a y i s:,a n dt h ep e a kv a l u e i s:;T h en e g a t i v e l i g h t n i n gf l a s h e sa c c o u n t s f o r t h ev a s tm a j o r i t yo fg r o u n d l i g h t n i n g K e yw o r d s:G u a n g x i;l i g h t n i n g;t e m p o r a l a n ds p a t i a l d i s t r i b u t i o n 责任编辑:黄天放