2022年春季湖北一次强对流天气过程雷达卫星闪电观测特征分析.pdf

h+FTYTTXTun.2023METEOROSCIENCEANDTECHNOLOGY2023年6 月431第51卷第3期Vol.51,No.3象技科2022年春季湖北一次强对流天气过程雷达卫星闪电观测特征分析朱传林1姚雯2*苟阿宁3庞文静4张文刚5李俊6（1湖北省防雷中心，武汉4 30 0 7 4；2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京10 0 0 8 1；3武汉中心气象台，武汉4 30 0 7 4；4 中国气象局气象探测中心，北京10 0 0 8 1；5中国气象局武汉暴雨研究所，武汉4 30 0 7 4；6湖北省气象信息技术与保障中心，武汉4 30 0 7 4）摘要禾利用卫星、雷达、闪电和NCEP再分析资料等，以湖北省2 0 2 2 年3月16 日一次大范围强对流过程为研究个例，对西南涡移动过程中两个不同位置对流系统的观测特征进行了分析。结果表明：槽前西南涡东移是本次强对流的主要影响系统，东部的风電天气主要出现在低涡及暖式切变线顶部，南部对流则是由低涡南部冷式切变线诱发。本个例中对流发展初期云顶亮温TBB逐渐下降到2 2 0 K以下，未来1hTBB变率局部最大可达一30，大部分闪电紧贴着TBB220K积云右侧和TBB变率大值区中心及边缘，对流系统右侧的闪电对于对流系统的发展移动有较好的指示意义；成熟期TBB210K的积云面积达到最大，未来1hTBB变率减小，密集闪电分布在积云云团中部且随着TBB低值区移动。雷达观测反射率因子垂直剖面呈右倾结构，对流发展阶段的右倾特征更为明显，闪电位于对流系统右前侧，和4 5dBz的强回波基本吻合；4 5dBz、50 d Bz 组合反射率面积，10 km、12 k m回波顶高面积与对流发展演变呈正相关，正、负地闪峰值出现较风有0 18 min的时间提前量，负地闪的首次峰值对风的提前量可达18 min。关键词强对流；云顶；亮温变率；雷达观测；闪电中图分类号：P458D0I:10.19517/j.1671-6345.20220259文献标识码：A引言湖北省地处中纬度，具有南北过渡地带的季风气候特征，强对流天气频发，尤其是春季，西风带和副热带天气系统频繁影响，复杂的马蹄形地形导致热力分布不均，致使春季强对流局地性强、历时短、破坏性极大，常造成难以估量的财产和生命损失。例如2 0 2 0 年2 月14 日早春湖北省西南部一次给农业和交通等造成巨大损失的强风过程1,2 0 2 1年5月10 日湖北省武汉市4 4.9ms-1的罕见极端大风造成2 人死亡和2 0 2 1年5月14 日湖北省武汉市蔡甸区EF2级龙卷致使8 人遇难事件2 。这些春季强对流灾害带大了巨大的社会影响，也给春季强对流监测及预警预报带来了挑战，提升春季强对流的精准预警预报对湖北防灾减灾有重要意义。研究发现，强对流发生时往往伴随着雷电活动，所以闪电可以作为强对流天气的重要指示因子3-7 。随着地基闪电定位观测设备的增多，众多学者发现结合闪电和雷达数据可有效的应用到强对流监测和预警方面。Rigo等8 研究显示地闪大多在对流风暴成熟阶段，初生和消亡阶段仅占2%5%、10%15%。张义军等9通过对6 次不同云系闪电特性、回波、对流及降水特性的综合分析，发现雷暴中的闪电活动与对流成正相关，闪电多发生在30dBz强回波高度大于一10 层高度时段内。钟颖颖等10 1则认为闪电主要集中在4 0 dBz及以上的较强回波区域，4 0 dBz回波高度突破一10 温度层结高度的时间提前于第1次地闪。支树林等11 综合江西11年的强对流个例，分析了三种强对流发生前后地闪活动和雷达回波的定量关系，得到了有意义的参考结论。同时，雷电密集区的移动可反映出强对流单体的移动趋势，雷电频数变化预示着强对mttp：/7w w w.q x n J:et.c#家科技灾害天气国家重点实验室开放课题（2 0 2 1LASW-B03）和湖北省气象局面上项目（2 0 2 1Y01)共同资助作者简介：朱传林，男，198 1年生，硕士，高工，主要从事雷电探测及大数据分析，Email：s mi l e z c l 12 6.c o m收稿日期：2 0 2 2 年6 月16 日；定稿日期：2 0 2 3年2 月7 日*通信作者：432象第51卷技科流的不同发展阶段12 ，表明闪电活动能够很好的反映对流活动的强弱。雷暴系统或单体中心区地闪频数峰值提前或同步于降水量峰值出现，单体边缘的地闪频数峰值则易滞后于降水量峰值13；负地闪频数和降水强度随时间的变化较一致，负地闪频数越高，出现强降水的可能性越大14 ，说明闪电频次、极性、峰值、位置等对强降水有很好的指示作用。石湘波等15 发现了不同下垫面雷暴的特定雷达回波顶高的回波面积和反射率面积与地闪次数的相关关系，这为利用雷达和闪电数据的定量关系来进行强对流分类预警提供了很好的研究基础。国内外在卫星与闪电资料结合方面也开展了大量工作，得出了许多有意义的成果，如Mohr等16 1发现负地闪发生在云顶亮温TBB200K区域，正地闪分布在TBB2102 50 K 范围内；中尺度对流系统MCS发展成熟阶段8 0%以上的闪电发生在对流核附近；袁铁等17 基于TRMM卫星对一次华南跑线的闪电活动及其与降水结构的关系研究，发现绝大多数闪电发生在对流区，TBB低于2 0 0 K，少数闪电出现在层云区，2 4 0 2 6 0 K的区域很少观测到闪电，和苏科学等18 对四川及杨美荣等19 对河南雷暴过程闪电的卫星TBB观测特征吻合；苟阿宁等2 0 1对西南涡东移过程中MCS产生的局地暴雨地闪特征分析，发现单站地闪频数与TBB和强降水在时空变化上有一定的相关性，地闪频数和TBB表现为负相关；陶心怡2 1研究了2 0 17 2 0 19期间云南高原地区不同类型强对流系统的云顶亮温TBB，发现正、负地闪频数与TBB随时间的变化规律基本一致，负地闪占主导地位。上述研究围绕闪电活动特征和雷达、卫星的相关性开展，为多观测资料的应用奠定了良好的基础。风云四号A（FY-4 A）静止气象卫星2 0 18 年5月1日正式投人业务运行，积累了大量丰富可靠的资料。为更好的发挥FY-4A产品在强对流监测预警中的作用，同时进一步了解春季强对流系统移动过程中卫星、雷达及闪电活动特征及其关系，本文通过分析2 0 2 2 年3月16 日发生在西南涡移动过程湖北省一次强对流不同区域卫星、雷达和闪电活动特征，探讨闪电对春季强对流的指示意义，并提炼雷达、TBB及其变率特征，为强对流天气监测服务提供参考依据。1过程概述2022年3月16 日上午开始，湖北省自西向东出现了一次强对流天气，伴有明显的短时强降水、雷电、大风、冰電等灾害天气。据加密自动站统计，强降水主要位于鄂西南至鄂东北一线（图1a），16 日08:00至17 日0 8:0 0，全省共1县市、14 0 乡镇出现大暴雨，雨量最大为鹤峰云蒙站为18 2 mm。强对流主要发生在16 日下午至夜间，多地出现强风電，风力最大为浠水巴驿达34.8 ms-1（12 级），枣阳、孝感、武汉、鄂州、黄冈等局地出现冰電（图1b）。(a)单位：mm(b)25033N10025033N50100255010250.110无降水枣阳15:30孝感15:373131黄冈16:30武汉15:0 0A浠水16:35鄂州15:4 02929108110112114116E108110112114116E图12022年3月16 日0 8:0 0 至17 日0 8:0 0 湖北省降水量（a）和冰電与大风落区（b）（图b中红色三角形为冰发生的位置及时间，蓝色三角形为12 级大风发生位置）按照天气系统和强对流的时空分布特征，本次过程可分为2 个不同阶段。第1阶段发生在14：0 0之前，低涡前部的暖式切变线及低涡东部对流处在发展阶段，对流较为分散。第2 阶段14：0 0 冷空气南下之后，冷暖交汇加剧，低涡中心及暖切顶部对流达到发展成熟期，鄂东和江汉平原北部多地出现风433朱传林等：2 0 2 2 年春季湖北-次强对流过程雷达卫星闪电观测特征分析第3 期電和短时强降水。加密自动站显示14：0 0 一16：0 0武汉及周边地区多地出现强风電天气，其中，14：16武汉白沙洲大桥、14：4 9杨泗港长江大桥、14：53鹦鹉洲大桥分别出现了2 2.7 ms-1、2 3.8 m s-1、21.6ms-1的对流性大风；15:0 0 一17:0 0 全省超过17.2ms-1（8 级）大风的站次分别有30 站，15:0016：0 0 最大风力位于15：36 鄂州梧桐湖新区，为2 5.6 m?s-1，16：0 0 17：0 0 则出现在16:35浠水巴驿站，其风速达34.8 m?s-1。17:0 0 之后低涡顶部的暖式切变线移出湖北省。低涡南侧冷式切变线在鄂西南和江汉平原南部发展，17：0 0 之后到达成熟期。本文选取影响鄂东地区14：0 0 17:0 0的中尺度对流作为主要分析时段。2研究区域划分及数据2.1研究区域划分根据13：0 0 一17：0 0 的天气系统、闪电数据和中小尺度对流系统空间分布特征，为便于分析，建立了两个重点关注区（图2）。1区处在西南涡中心和顶部暖式切变线成熟阶段，为影响鄂东的强对流发生区域，2 区为低涡南部冷式切变线的快速发展期，为影响鄂西南至江汉平原的对流发生区域（研究区域为大致范围，中尺度对流系统移动过程中对应的雷达、卫星和闪电并不严格局限于此区域内）。1区2区1E:0015:00140043:00D29N108E图22022年3月16 日13：0 0 17:0 0 西南涡移动路径及研究区域划分（红色“D为西南涡13：0 0 一17:0 0 移动路径，棕色实线分别为暖式和冷式切变线，红色虚线长条形为1区低涡中心和暖切顶部对流活动区，黑色虚线长条形为2 区低涡南部冷切对流活动区）2.2数据全闪资料采用了中科院电工所ADTD（A d-vanced Direction and TOA Detecting system)-2C型闪电定位仪数据，湖北省大部分地区的水平定位误差在2 0 0 m以内，高度定位误差在50 0 m以内2 2 ，探测效率优于ADTD二维闪电定位系统（其理论值90%95%2 3），分析过程中对电流强度大于300kA和小于5kA的地闪进行了剔除处理。雷达资料采用了湖北省气象局的SWAN(SevereWeath-erAlarmandNowcasting)雷达产品数据：组合反射率产品、回波顶高产品、三维反射率产品，时间分辨率为6 min,空间分辨率为1km1km。卫星资料采用了FY-4A星的全圆盘第12 通道（10.8 m红外波段通道）云顶亮温TBB数据，时间分辨率为15min，空间分辨率为4 kmX4km。另外，使用了NCEPFNL0.5X0.5再分析资料对环流形势和环境背景进行了分析。3主要影响天气系统3.1环流形势特征2022年3月16 日，受高空槽和低涡东移共同影响，湖北省自西向东出现了一次强对流天气过程。从16 日0 8:0 0 天气背景来看，2 0 0 hPa上有一支高空急流稳定在2 934 N之间，最大风速可达6 0 ms-1以上，高空急流产生强烈辐散。0 8：0 0 50 0 hPa中纬度青藏高原至四川盆地有一明显低槽东移，低槽呈南北向，经向度较大，湖北省处在槽前辐合区中，正涡度平流明显，有利于上升运动发展（图3a）；700hPa西南涡东侧强盛的西南暖湿急流发展，最大急流中心可达14 ms-1；8 50 h Pa（图3a）和925hPa低涡东侧有明显的暖式切变线开始影响湖北省西部；地面受暖低压倒槽控制（图3c），气温快速上升。14：0 0 高空低槽和西南涡东移发展（图3b），湖北省东部气温上升至2 7 以上（图3d），地面风场显示河南南部至湖北北部有弱冷空气渗人，湖北省大部处在偏南风和偏北风的辐合区内。在高空辐散和中低层系统的共同作用下，强对流天气陆续出现。3.2大气稳定度分析因2 0 2 2 年3月16 日0 8：0 0 探空距离14：0 0 强对流发生时间较长，指示意义较弱，所以采用NCEP0.5X0.5再分析资料进行环境特征分析。从图4可以看到，14:0 0 8 50 hPa温度露点差（图4 a)湖北省大部地区小于6，湖南省至湖北省南部小于4，水汽饱和，湖南的湿舌伸向湖北。湖北省K指数达434象第51卷技科40N40N(a）（6）5683556835%90905768080307030706060505025256584-584202095100105110115120125E95100105110115120125E40N40N410151017.5(d)1012.51012.5101235351410076101011005200230301002.5y251005259959971007.51012.520201010元95100105110115120125E95100105110115120125E图32022年3月16 日0 8：0 0（a）、14:0 0（b)50 0 h Pa 高度场、8 50 hPa风场和相对湿度；0 8：0 0（c）、14:0 0（d）地面风场、等压线和等温线（红色实线为湖北省界；图a、b 中黑色实线为等高线，阴影为8 50 hPa60%以上的相对湿度；图c、d 中黑色实线为地面等压线，红色虚线为等温线）(b)36N36N323228282424100104108112116120124E100104108112116120124E(c)36N36N323228282424100104108112116120124E104106108110112114116118120122EhPa25 50 75 100 RH(%)100Ke)图42022年3月16 日14：0 0 8 50 hPa温200度露点差（a，单位：），K指数（b，单位：),CAPE(c,单位:Jkg-1),06km300垂直风切变（d，单位：X10-3s-1），14:0 0 武400汉T-Inp探空图(e)500600700800900LCL1000-40-30-20-10010203040Temperature(%)435朱传林等：2 0 2 2 年春季湖北-一次强对流天过程雷达卫星闪电观测特征分析第3 期到32 以上，大值区分布在恩施地区南部、江汉平原东部和武汉交接处，超过36（图4 b），此时大片涡旋回波正在湖北省中南部发展，强的回波带和K指数36 以上的区域吻合。对流有效位能CAPE大值区在湖北省中东部，6 0 0 Jkg-1，分布范围较广（图4 c）。湖北省中东部0 6 km垂直风切变普遍超过0.0 0 2 s-1以上，东南部超过0.0 0 35s-1，武汉也达到0.0 0 3s-1(图4 d)。14：0 0 武汉站探空图（图4 e）上，K指数达到37,CA PE值7 2 1Jkg-1，中低层有“喇叭口”结构，整层可降水量仅3.6 7 cm，0 高度（4.7 km）对降十分有利，0 6 km垂直风切变约为0.0 0 3s-1以上（中等偏强程度）。综合来看，整个层结非常有利于风電天气出现。4二卫星雷达观测特征及与闪电的时空关系4.1卫星观测的积云结构演变选取FY-4A卫星的全圆盘数据，绘制了12 通道（10.8 m）红外波段通道14：0 0、15：0 0、16:0 0、17:00整点开始扫描的云顶亮温TBB及变率（当前时刻云顶亮温与前一时刻云顶亮温差）。采用TBB及其变率代表积云发展演变过程的指标，考虑湖北省扫描的时间区间，筛选卫星整点开始扫描后6min以内的全闪进行叠加分析。受西南涡及暖切顶部动力辐合系统影响，16 日14：0 0（图5a）低涡及暖切顶部对流云团（红色方框，1区)进人成熟期，缓慢移至湖北省中北部，TBB220K的范围逐渐增大，最低中心2 10 K，闪电呈西北东南带状，密集分布在TBB220K的对流区域，和暖切辐合最强的位置基本吻合；而此刻低涡南侧冷切的对流云团（蓝色方框，2 区）正处在发展阶段，冷切北侧（鄂西南北部至江汉平原西侧）TBB局部下降到2 2 0 K，闪电数量较1区明显偏少，分布较为零散，和TBB240K的低值区对应较好。从13：0 0 14：0 0 的云顶亮温变率（图5b）来看，1区对流云团移动路径前侧（江汉平原和鄂东北）出现了低于0 的云顶亮温变率，闪电出现在TBB变率低于0边缘，2 区零星地闪位于TBB220K对流范围较小的云团中，2 区TBB变率较1区大，为一15，变率较大的原因是由于前期冷切尾部云团TBB值较高（局部可达2 7 0 K）所致。15：0 0 16：0 0 TBB(图5c,e)及变率（图5d,f)可以看到，1区对流成熟期TBB局部降至2 0 0 K以下，TBB210K的积云面积达到最大，闪电数量猛增，西北东南走向分布在TBB210K积云右侧及变率为一5的对流云团边缘，并随TBB低值区移动；2 区对流云团呈东北西南向，TBB210K的对流云团范围东移南压，TBB变率较大，最大可达一30，闪电和冷切走向一致，大部分闪电紧贴着TBB220K积云右侧和TBB变率大值区中心及边缘，闪电对于对流系统的发展演变有较好的提前指示意义。17:0 0（图5g、h)之后1区云团移出湖北省后减弱。可以看到，14:0 0 17：0 0 是1区湖北省东部对流云团发展的成熟阶段，此刻TBB下降到2 2 0 K以下，TBB210K云团面积达到最大，TBB变率较小，最大为一10，8 0%以上的闪电分布于TBB2002 2 0 K 区间和TBB变率小于0 的积云边缘，少量负闪、云闪和个别正闪分布于TBB240270K附近，闪电对于对流发展移动的指示作用偏弱。处在对流快速发展期的2 区TBB低值区下降到220K以下，TBB变率较大，局部最大可达一30，大部分闪电紧贴着TBB220K积云移动路径右侧和TBB变率大值区中心及边缘，对流系统移动右侧的闪电对于对流的发展移动有较好的指示意义。4.2雷达观测的中尺度对流系统发展演变为进一步分析低涡不同区域中尺度对流系统的特征差异，叠加了14：0 0 16：30 湖北省雷达组合反射率和体扫前后6 min 的闪电数据14-17。发现，14：0 0（图6 a)1区回波呈涡旋带状，最强中心位于江汉平原东部与武汉交界处，大片混合型回波中夹杂中多个55dBz以上的强单体回波，2 区鄂西南至江汉平原南部东北西南向带状回波正在发展，中间有多个强单体回波强度超过50 dBz。14：30（图6 b）1区多个单体强中心超过6 0 dBz，西北东南向带状回波沿着西南气流引导方向向东北移动，地面观测14：30 16：30 多地陆续出现风電天气，密集闪电出现在4 5dBz以上的强回波区域，正地闪数量较多，这也是冰電出现的一个指示性特征之一。2 区东北西南向带状回波中的强单体进一步缓慢加强后东移。15:0 0 16:30（图6 cf)1区涡旋带状回波移至湖北省东北部，涡旋顶部强回波逐渐呈现短带状，正地闪活动剧烈，多站出现中尺度辐合特征，辐合区附近多站出现了8 级以上大风和冰電。1区强对流天气持续至17:0 0，涡旋带状头部移出湖北省后减弱。436象第51卷技科34N34Na）KbC24003333-53232-103122031-15-203030-252929200-302828108110112114116E108110112114116E34NK341N(d)24003333-53232-103122031-1530-2030-252929200-302828108110112114116E108110112114116E34N34NK(f)24003333-53232-103122031-15-203030-252929200-302828108110112114116E108110112114116E34N34NK(h)Cg24003333-53232-103122031-15-203030-252929200-302828108110112114116E108110112114116E图52022年3月16 日FY-4A云顶亮温（填色，单位：K）、扫描时刻始6 min全闪空间演变及对应时刻前1h云顶亮温变率（填色，单位：）：(a)14:00,（b)13:0 0 14:0 0，（c)15:0 0,(d)14:0 0 15:0 0，（e)16:0 0，（f)15:0 0 16:0 0，(g)17:0 0(h)16:0017:00（黑色“+”、“-”分别表示正负地闪，黑色圆点为云闪，填色为TBB及其变率）437朱传林等：2 0 2 2 年春季湖北一一次强对流大气过程雷达卫星闪电观测特征分析第3 期(a)(b)34N34NdBz333370603232504031313030302010292902828108109.5111112.5114115.5E108109.5111112.5114115.5E(c)(d)34N34NdBz333370603232503131403030302029291002828108109.5111112.5114115.108109.5111112.5114115.5E(e)(f)34N34NdBz333370603232503131403030302029291002828108109.5111112.5114115.5E108109.5111112.5114115.5E(g)14(h)4dBz70121260101050/884030662044100220030.0030.2030.4030.6030.8031.00N30.4530.4530.4530.4530.4531.45N114.42 114.50114.59114.67114.76114.84E111.00111.14111.28114.42114.56114.70E14(i)14(j)dBz121270601010508086403062044100220030.0030.2030.4030.6030.8031.00N30.5230.5230.5230.5230.5231.52N114.00114.30114.60114.90115.20115.50E111.20111.34111.49111.63111.78111.92E图62022年3月16 日14：0 0（a），14:30（b），15:0 0（c），15:30（d），16:0 0（e），16 30（f)雷达组合反射率和体扫前后6 min地闪观测；16 日15:30、16:30 沿着1区（g、i)，2 区（h、j）最强回波反射率因子垂直剖面（红色方框为1区，蓝色方框为2 区，黑色“十”、“一”分别表示正负地闪，黑色实线为剖面位置，黑色圆点为云闪，填色为雷达组合反射率）438象科第51卷技16:30左右，2 区江汉平原北部出现了一个小弓状回波，呈南北向，弓状弯曲特征明显，弓状北部正负地闪密集，此后江汉平原南部出现了风天气（本文不分析）。从全闪和雷达回波叠加的时空演变来看，1区的全闪数量较2 区偏多，且无论是云闪，还是正负地闪，密集分布在4 5dBz以上地区强回波区域，风電发生时正地闪数量增加。沿着西南涡两个不同区域的对流系统最强反射率因子做垂直剖面（图6 gj），发现对流成熟期1区15：30（图6 g）、16：30（图6 i)回波带上有一强对流单体位于鄂东，最大回波强度超过6 5dBz，4 5d Bz 高度接近10 km，55d Bz 回波已及地，沿着移动路径做面，强回波核呈现有右倾特征，但右倾特征不明显，大部分云闪和4 5dBz的强回波重合，少量云闪分布在4 0 dBz以下的的弱回波区域。2 区15：30（图6 h）、16：30（图6 j）多个中小尺度对流系统正在发展，最大回波强度55dBz，4 5d Bz 高度接近6 km，强回波右倾特征更加明显，云闪数量相对偏少。相较而言，对流成熟期1区和发展阶段2 区，雷达回波面均呈现右倾特征，发展阶段的右倾特征更为显著，闪电观测与雷达观测的对流系统的位置基本是相符的，对流发展期同时刻对流右侧的闪电对于系统的发展移动有较好的指示意义，而成熟期大部分闪电则和4 5dBz强回波对应。4.3不同值雷达回波与闪电的时间演变特征为进一步分析对流发展演变和雷达回波参数的定量关系，在两个重点关注区内分别统计各时段不同阈值的组合反射率面积和回波顶高面积，并绘制时序图。图7 a和7 b是1区和2 区不同强度雷达组合反射率、回波顶高面积和每6 min地闪频次时序演变图。从图7 a可见，负地闪主要呈3峰分布，峰值分别出现在14:36、15：36 和16：30，对风電发生的3阶段有很好的指示作用，14：30 负地闪的第一次峰值对风有18 min的时间提前量，15:36 和16:30 的峰值对风電的预警时效稍短；正地闪在整个风阶段表现活跃，两次峰值分别出现在14：4 8 和15：54，分别达到77次（6 mi n）-1和7 8 次（6 mi n）-1，正地闪首次峰值对风有一定时间提前量；云闪15：30 基本处于高值状态，峰值出现在15：12，频次为16 5次（6 m i n）-1，15:30之后略有下降。整个时段4 5dBz、50 d Bz组合反射率面积均不断增强，15:30 一16：30 面积达到最大，17:0 0 之后逐渐变小。10 km、12 k m 回波顶高面积15:36 之前逐渐增加，15：36 达到峰值之后缓慢下降，16:30 骤减，16:36 组合反射率和回波顶高面积均呈现尾部跳跃趋势，表明仍有强天气可能出现。2 区（图7 b)闪电频次整体呈现先增强后渐弱的趋势，16：0 0 地闪频次达到最大值32 0 次（6 m i n）-1，负地闪达到峰值2 7 0 次（6 mi n）-1。14:0 0 16:0 0 45dBz、50 d Bz 组合反射率面积整体不断增强，16:0045dBz的回波面积略有下降，16：12 地闪频次突然降到12 7 次（6 m i n）-1，而后又开始增加，同时回波面积继续缓慢增加，10 km、12 k m 回波顶高面积呈现和组合反射率面积相同趋势的变化，此时2 区的中尺度对流系统仍处在发展阶段。30090006009000(a)(b)8000800050025070007000/40060002006000500050003001504000400030001003000200010020001000501000006284000284004064440045028667667公正地闪频数一负地闪频数云闪频数45dBz面积50 dBz面积顶高10 km面积顶高12 km面积图72022年3月16 日14：0 0 17:0 0 1区（a），2 区（b）不同阅值雷达组合反射率面积、回波顶高面积和闪电频次变化（图a中红色菱形为大风出现时间，蓝色三角为冰出现时间）439第3 期朱传林等：2 0 2 2 年春季湖北一一次强对流大气过程雷达卫星闪电观测特征分析综上，不同值的雷达组合反射率和回波顶高面积及闪电频次变化对风预警有很好的指示意义。1区4 5dBz、50 d Bz 组合反射率面积、10 km、12km回波顶高面积与对流发展演变呈正相关，正、负地闪峰值出现较风電有0 18 min的时间提前量，负地闪的首次峰值对风電的提前量可达18 min。组合反射率和回波顶高面积、闪电频次突降后出现跃增趋势，可能预示着对流再次加强。2 区各项指标均表现为稳中上升，且维持在一个高值区，表示对流仍在酿发展。5结论和讨论本文利用卫星、雷达、闪电数据和NCEP再分析资料等，对2 0 2 2 年3月16 日发生在湖北省的一次强对流天气过程的观测特征进行了分析，得出以下结论：(1)本次春季强对流是在西南涡东移的有利形势下发生的，湖北省东部的强对流主要受低涡及其顶部发展成熟的暖式切变线影响，南部的对流则处在低涡南侧冷式切变线发展加强阶段，东部的各项能量条件值最强，具备了风产生的条件。（2)积云发展阶段TBB下降到2 2 0 K以下，未来1hTBB变率较大，局部可达一30，积云有发展趋势，大部分闪电紧贴着TBB220K积云移动路径右侧和TBB变率大值区中心及边缘，对流系统移动右侧的闪电对于对流的发展移动有较好的指示意义。成熟阶段TBB210K云团面积达到最大，TBB变率减小，最大为一10，闪电分布在TBB2002 2 0 K 区间和TBB变率小于0 的积云边缘，少量负闪、云闪和个别正闪分布于TBB2402 7 0 K附近，闪电对于对流发展移动的指示作用偏弱。(3)雷达和卫星观测是相符的。对流发展阶段和成熟期雷达回波均有右倾特征，发展阶段更为明显，对流发展期同时刻对流右侧的闪电对于系统的发展移动有较好的指示意义，而成熟期大部分闪电则和4 5dBz强回波对应。（4)不同组合反射率和回波顶高面积及闪电频次变化对风電有很好的指示意义。低涡及暖切位置的组合反射率、回波顶高面积和闪电频次突降后出现跃增趋势，可能预示着对流再次加强。低涡冷切位置各项指标均表现为稳中上升，且维持在一个高值区，表示对流仍有发展趋势。本文通过对2 0 2 2 年3月16 日湖北一次西南涡东移过程中不同区域的雷达、卫星和闪电观测特征进行分析，揭示西南涡不同区域对流系统演变中雷达、卫星及闪电特征，得出了一些有意义的结论，为多遥感探测资料的应用提供了参考。但是本文仅局限于一个个例分析，后期将增加个例分析，进一步统计西南涡东移背景下对流系统演变的观测特征，提炼预报依据。参考文献1杜牧云，赵娴婷，周伶俐，等。鄂西南一次早春强对流过程的多源资料分析.暴雨灾害，2 0 2 2，4 1（2）：17 4-18 3.2王珏，肖艳姣，冷亮，等.2 0 2 1年5月武汉两次对流性大风天气的多普勒雷达观测分析J.暴雨灾害，2 0 2 2，4 1（2）：119-12 9.3MacGorman D R,Burgess D W.Positive cloud-to-groundlightning in tornadic storms and 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0.14范江琳，马力，青泉.四川盆地地闪与对流性降水和雷达回波的关系J.气象科技，2 0 14，4 2（1）：118-12 4.15石湘波，黄旋旋，沈一平，等.不同下垫面雷暴雷达回波特征与地闪的关系J.气象科技，2 0 15，4 3（5）：8 8 1-8 8 7.16 Mohr K I,Toracinta R,Zipser E J,et al.A comparison ofWSR-88D reflectivities,SSM/I brightness temperatures,and440象第51卷技科lightning for mesoscale convective systems in Texas.Part II.SSM/I brightness temperatures and lightning JJ.J Appl Me-teor，19 9 6，35:9 19-9 31.17 袁铁，都秀书.基于TRMM卫星对一次华南跑线的闪电活动及其与降水结构的关系研究J.大气科学，2 0 10，34（1）：58-70.18苏科学，冯桂力，李波兰.雷暴天气过程中降水结构与闪电活动特征个例研究J.气象科技，2 0 14，4 2（5）：8 6 5-8 7 3.19 杨美荣基于雷达、卫星资料对河南省一次雷暴过程的地闪演变分析J.沙漠与绿洲气象，2 0 2 0，14（2）：90-97.20】苟阿宁，王晓玲，龙利民，等.一次局地暴雨的地闪特征及其与强降水的关系.气象科技，2 0 15，4 3（5）：911-917.21陶心怡.云南高原强对流系统特征及其与闪电活动关系的研究D.南京：南京信息工程大学，2 0 2 0.2 2】朱传林，李国梁，张弛儿，等.湖北省三维闪电定位系统定位误差仿真分析J.暴雨灾害，2 0 17，36（1）：91-96.23李国梁，朱传林，李俊，等.武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动分析.暴雨灾害，2 0 13，32（4）：37 4-37 8.Analysis on Radar Satellite and Lightning Characteristics of a SevereConvective Process in Hubei in the Spring of 2022ZHU ChuanlinYAOWen?GOU AningPANGWenjingZHANG WengangLI Jun?(1 Hubei Provincial Lightning Protection Center,Wuhan 430074;2 State Key Laboratory of Severe Weather,ChineseAcademy of Meteorological Sciences,Beijing 100081;3 Wuhan Central Meteorological Observatory,Wuhan 430074;4 Meteorological Observation Centre of China Meteorological Administration,Beijing 100081;5 Wuhan Institute of Heavy Rain of China Meteorological Administration,Wuhan 430205;6 Hubei Meteorological Information and Technological Support Center,Wuhan 430074