广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征.pdf

收稿日期：2023-03-20；修订日期：2023-05-08基金项目：广东省气象局科研项目(GRMC2020Q08)；广东省气象公共安全技术支持中心科学技术研究项目(GDTSC-Sel-003-2021)；广东省气象局科学技术研究项目(GRMC2021M16)共同资助通讯作者：蔡占文，男，青海省人，高级工程师，主要从事气象安全风险研判和气象安全风险监测预警技术研究。E-mail:第39卷 第3期2023年6月热 带 气 象 学 报JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGYVol.39,No.3Jun.,2023蔡占文，王彤，朱传林，等.广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征J.热带气象学报，2023，39(3)：313-322.文章编号：1004-4965(2023)03-0313-10广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征蔡占文1，王彤1,2，朱传林3，雷彦森4，苟阿宁4(1.广东省气候中心，广东 广州 510641；2.成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225；3.湖北省防雷中心，湖北 武汉 430074；4.武汉中心气象台，湖北 武汉 430074)摘要：利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等，以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例，对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明：中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨，发生在低槽前部冷暖交汇区，珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降，强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下，TBB变率较前1 h下降幅度可达-15 以上，局部可达-30，对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义，锋面降水中ADTD较LMI提前出现；成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下，局部200 K以下，TBB变率减小，维持在0-10，闪电达到峰值，密集闪电随着TBB220 K低值区移动。关键词：FY4A 卫星；LMI；强降水；云顶亮温变率中图分类号：P426.62文献标志码：ADoi：10.16032/j.issn.1004-4965.2023.0291 1 引引言言广东省位于中国南部沿海地区，频繁受西风带和热带系统影响，暴雨频发。同时，地形地貌复杂多变，中北部地区以山地和丘陵为主，约占广东省总面积的60%，山地多呈东西走向，地势北高南低，北部、东北部和西部都有较高山脉，中部和南部沿海地区多为低丘、台地或平原。王坚红等1研究发现广东省年平均暴雨日数可达170 d以上，暴雨降水量占总降水量的34.6%，每年因暴雨引发的城市内涝、山体滑坡及中小河流洪水等造成了难以估量的人员伤亡和财产损失。研究发现，闪电对暴雨和强对流监测预警有很好的指示作用2-8。目前闪电观测可分为地基闪电观测和星载闪电观测。地基闪电观测主要以定位地闪为主，能够探测闪电位置、极性和强度等信息，具有时间序列长、时空分辨率高、定位误差小及探测效率高等优点，但需要组网观测9，且无法对海洋等偏远地区形成有效的全覆盖。卫星具有覆盖范围广、不受地域限制等优势，可以观测不同尺度天气系统的云团或云系活动，是监测预防灾害性天气的有效手段10-11。星载闪电观测技术在20 世纪 90 年代取得了很大进展，LMI(lightningmapping imager)是中国第二代地球静止轨道定量遥感气象卫星首发星 FY-4A 的自主研发设备，2016年12月11日(北京时间，下同)发射升空，2018年5月1日正式投入业务运行，能够实现闪电分钟热 带 气 象 学 报第39卷级的连续观测，时空分辨率有显著提升12。卫星闪电因对云闪观测的敏感性更强，能较雷达更早发现快速增长的对流，因此在对流初生预警方面有重要价值，被广泛应用于暴雨及强对流短临预警业务13-16。随着卫星遥感技术的进步，众多学者综合利用卫星和闪电观测产品进一步挖掘了其在短临预报中的应用潜力，发现了一些有价值的研究成果。Mohr等17以正、负地闪在TBB中的分布位置为判断依据对MCS生命史演变阶段的闪电特征进行了研究；张琪等18发现红外亮温下降能够提前预判强降水的发生，强降水出现在红外和水汽亮温快速下降到最低值后的几小时内，最大雨强则出现在强对流云团成熟后开始迅速减弱的初始阶段，并利用高频次 FY-4A 数据资料，提炼出四川盆地 2018 年中尺度对流复合体 MCC 初生和成熟阶段的卫星云图特征19；支树林等20发现飑线过程中雷暴大风发生在卫星闪电密集区前沿，可以通过卫星闪电数据提前研判雷暴大风的发生位置；王清平等21开展强对流云团的识别研究后，认为卫星闪电能够更好地识别强对流云团范围；陈仁君等22对相似环境背景下一次连续风暴中两次强对流的LMI、云顶亮温TBB低值区和二维地闪探测位置吻合，LMI总闪和二维地闪随TBB低值中心移动，冰雹和对流性大风的TBB更低，分布在230 K以下，强降水则在250270 K。上述研究围绕闪电活动特征和卫星的相关性开展，为多源观测资料的应用奠定了良好的基础。由于LMI业务应用时间较短，且LMI无法区分云闪与地闪，地基闪电则以定位地闪为主，二者结合在暴雨及强对流监测预警中的应用有待进一步开展。为更好的发挥FY-4A产品在暴雨监测预警中的作用，同时进一步了解广东暴雨系统演变中卫星与闪电活动的特征及其关系，本文利用FY-4A、地基闪电观测和 NCEP 再分析资料，对 2022年5月10日广东一次暴雨过程中两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行分析，提炼闪电对暴雨的指示意义，以期提高FY-4A资料在广东暴雨监测和短临预警中的服务能力。2 2 过程概述过程概述2022年 5月 10日 08:0011日 08:00，广东省出现了一次暴雨到大暴雨天气过程，强对流类型以短时强降水为主，雷电活动剧烈。统计广东省24 h累积雨量分布(图1a，见下页)可以看出，本次过程共存在2个降水极值中心，一个位于清远、惠州至九连山迎风一侧的粤中地区（简称强降水 1区，黑色方框，下同），另外一个在粤西沿海阳江、珠海至云开大山南侧附近（简称强降水2区，红色方框，下同）。强降水集中在两个时段：第一个强降水时段是5月10日14:0023:00，受到东移低槽前部暖湿气流、中低层切变线和地面冷空气共同影响，属于锋面低槽暴雨，湖南南部对流云团生成后东移至广东西北部发展加强，导致九连山迎风坡一侧清远附近出现暴雨，加上地面有弱冷空气渗入，降水性质以锋面附近冷暖交汇为主，175站出现20 mm/h的短时强降水(图1b)，最大小时雨强为 67 mm/h；第二个强降水时段是 5 月 11 日00:0008:00，受到南风气流辐合，尤其是西南气流和偏南气流辐合影响，珠江口西侧沿海一带，珠江口西侧沿海一带出现暴雨，降水性质以暖区对流性降水为主，154站出现20 mm/h的短时强降水(图1c)，9站小时雨强80 mm/h，最大为124 mm/h。强降水发生前TBB迅速下降，强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区23。3 3 数据说明数据说明地 闪 资 料 采 用 了 广 东 省 气 象 局 ADTD(advanced TOA and direction system)闪电定位仪数据，水平定位误差在200 m以内，高度定位误差在500 m以内，探测效率超过80%，分析过程中对电流强度大于300 kA和小于5 kA的地闪进行了剔除处理。卫星资料采用了国家卫星中心FY-4A全圆盘第12通道(10.8 m红外波段通道)云顶亮温 TBB(Temperature of Brightness Blackbody)数据，时间分辨率为 15 min，空间分辨率为 0.04 0.04，不同颜色表示不同亮温，单位K，用来反映对流云发展演变状况；使用的FY-4A LMI资料为LMIE(lightning mapping imager event)1 min 事件产品数据，光谱范围 777.4 nm，观测间隔 2 ms。NCEP-FNL 0.5 0.5 再分析数据用于环境场和物理量诊断分析。314第3期蔡占文等：广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征4 4两个不同强降水区域影响系统对两个不同强降水区域影响系统对比比两个强降水区域虽都处在低槽前部，但中低层系统及冷空气的参与程度不同，导致对流性质可能有所差异。计算并绘制了 2022年 5月 10日14:00强降水1区(114 E，24 N)、11日02:00强降水2区(112 E，22 N)附近垂直速度的剖面(图2，见下页)和T-lnP图(图3，见下页)。强降水1区(图2a、2b)900500 hPa 高度上有一个显著的垂直上升运动区，强降水2区(图2c、2d)的垂直上升运动较1区偏弱，表明1区对流较2区旺盛，和冷空气活动有关。同时计算绘制了强降水1区和2区附近的T-lnP图。图3a 10日14:00强降水1区(114E，24N)T-lnP中显示，1 000 hPa为南风，低层到高层风向顺时针旋转，暖平流较强，对流层低层温度露点差1.8，K指数37，CAPE值为1 332 J/kg，大气可降水量为 5.72 cm。图 3b中 11日 02:00强降水2区(112 E，22 N)T-lnP中底层1 000 hPa有一支东南气流，低层到高层暖平流发展旺盛，但西南急流中最大风速2区较1区偏小，最大为10 m/s，1区最大为14 m/s，同时1 000500 hPa垂直风切变 2 区 较 1 区 偏 小，对 流 层 低 层 温 度 露 点 差1.2，K 指数 38，CAPE值为 364 J/kg，大气可降水量为 5.81 cm。对比来看，强降水 1区和 2区都具备强降水发生的水汽、动力和不稳定条件，但2区的水汽含量更为丰富，西南和偏南气流的水汽辐合条件更好，更易产生雨强较大的强降水，这一点和地面观测实况吻合；而1区由于冷空气渗入导致不稳定能量较强，对流发展的高度可能更高。5 5两个强降水区域两个强降水区域 FY-FY-4 4A A 观测的闪观测的闪电时空分布及积云结构演变电时空分布及积云结构演变5.1 LMI和ADTD观测闪电的空间分布特征使用邻域插值法将ADTD和FY-4A LMI数据插值到10 km格点，统计ADTD 和LMI观测的10日 08:0011 日 08:00 的空间分布特征。统计发现，ADTD(图4a)和LMI(图4b)均有两个闪电密集图1 2022年5月10日08:0011日08:00加密雨量(a)；5月10日17:00 FY-4A红外云顶亮温TBB(填色)与14:0023:00强降水落区(b)；5月11日03:00 FY-4A红外云顶亮温TBB(填色)与00:0008:00强降水落区(c)黑色和红色方框分别为强降水1区和2区，黑色、蓝色和红色三角分别为小时雨强2050 mm/h、5080 mm/h和80 mm/h，红色和黄色圆点分别对应清远和珠海，下同。(a)110E111E112E 113E114E115E116E 117E118E0102550 100 250(b)26N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E240220200(c)26N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N109E315热 带 气 象 学 报第39卷(a)(b)(c)(d)图2 2022年5月10日14:00沿24 N(a)、114 E(b)强降水中心1和11日02:00沿22 N(c)、112 E(d)强降水中心2附近垂直速度剖面(单位：Pa/s)虚线代表负值。(a)(b)5506006507007508008509009501 000108E110E112E114E116E118E5506006507007508008509009501 00018N20N22N24N26N5005506006507007508008509009501 000108E110E112E114E116E118E5005506006507007508008509009501 00018N20N22N24N26N25 50 75 100 RH(%)20030040050060070025 50 75 100 RH(%)200300400500600700LCLTemperature/LCLMixing Ratio(g/kg)Mixing Ratio(g/kg)中心，分别和强降水1区和2区位置对应，10 km格点ADTD闪电密度较LMI大。ADTD 强降水1区10 km 格点上地闪平均 4080 个，最大在清远附近，接近100个，强降水2区ADTD 60个以上的范围较大，阳江和深圳附近10 km格点上最大可达100个以上。LMI的 2个中心一个位于清远和肇庆的西北部，较强降水1区附近位置偏西，数量较ADTD观测偏少，10 km格点上最多 3060个，另外一个位于粤西沿海阳江和珠海附近强降水2区，和粤西沿海的暴雨中心位置基本吻合，10 km格点上最多可达5080个。对比发现，强降水1区清远附近ADTD观测的闪电数量比LMI观测偏多，同时闪电位置和暴雨中心位置更为吻合，而强降水2区粤西沿海 ADTD 观测的闪电数量也比 LMI 偏多，可能受LMI观测分辨率影响较大。图3 2022年5月10日14:00沿(114 E，24 N)强降水1区(a)、11日02:00沿(112 E，22 N)强降水2区(b)附近T-lnP图500500hPa1008009001 000hPa1008009001 000-40-30-20-10010203040Temperature/-40-30-20-10010203040hPahPa316第3期蔡占文等：广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征(a)(b)图4 2022年5月10日08:0011日08:00ADTD(a)和FY-4A LMI(b)10 km格点样本数分布实心彩色小方块表示样本个数。图5强降水1区(a)和强降水2区(b)10 km格点ADTD和FY-4A LMI观测的1 h闪电随时间演变26N24N22N20N26N24N22N20N109E111E113E115E117E109E111E113E115E117E100806050403020151053210080605040302015105329008007006005004003002001000频次/次(a)LMI正闪负闪负闪百分比(b)LMI正闪负闪负闪百分比14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00100%9080706050403020100100%908070605040302010000:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00频次/次3 0002 7002 4002 1001 8001 5001 20090060030005.2 LMI和ADTD观测闪电的时间演变特征统计2个强降水区域10 km格点内的ADTD和LMI频次随时间变化(图5)，发现强降水1区(图5a)14:00 ADTD 观测到零星初闪，较 LMI 初闪(17:00)出现提前 3 h，不排除仪器影响。1 区ADTD观测的闪电数量较LMI偏多，可能与两种仪器的空间分辨率有关。整个过程正闪比例较高，16:00-17:00正闪跃增时刻，短时强降水的雨强和站次随之骤增，自动站数据显示1区20 mm/h的强降水站点由9站快速增加到25站，50 mm/h的强降水有1站，负闪和LMI呈单峰分布，峰值出现在18:00，正闪呈双峰分布，峰值分别出现在18:00和20:00，20:0021:00超过50 mm/h的强降水增至5站，22:00以后积云减弱，闪电频次骤降，降水量20 mm/h的站点数随之下降，仅为11站。可见，闪电频次与积云和强降水变化是一致的，闪电频次跃增及20:00正闪峰值较强降水有一定时间提前量。2区(图 5b)LMI和 ADTD观测的闪电频次较1区偏多，地闪以负闪为主。积云发展加强(02:00)后，闪电频次增加到一个高值区，正闪02:00 达到峰值，随之 02:0003:00 1 站出现80mm/h 的强降水，负闪和 LMI 峰值出现在 03:00，03:0004:00超过80 mm/h的强降水站次增加到4站，最大为 124 mm/h，闪电峰值较强降水有一定的时间提前量，积云成熟阶段闪电频次维持在一个高值区，07:00后随着积云减弱闪电频次下降。雷达回波（图略）显示，强降水1区回波以混合状为主，45 dBZ强回波所占比例不大，但由于冷空气参与，回波顶高12 km以上（远远超过-20 等温层），这可能是ADTD观测到正闪比较高的成因之一，而强降水2区呈团状或带状，45 dBZ回波范围较大，回波顶高8 km左右（超过0 等温层），导致暖区强降水以负闪为主。317热 带 气 象 学 报第39卷图6 2022年5月10日15:00(a)、17:00(c)、18:00(e)、20:00(g)、21:00(i)FY-4A云顶亮温(填色，单位：K)、扫描时刻开始10 minADTD和LMI空间演变，14:0015:00(b)、16:0017:00(d)、17:0018:00(f)、19:0020:00(h)、20:0021:00(j)1 h云顶亮温变率(填色，单位：)红色“+”为正闪、绿色“-”为负闪，玫红色空心圆点为LMI，红色圆圈为清远，填色为TBB及其变率。(a)10日15:00(b)10日14:0015:00(c)10日17:00(d)10日16:0017:00(e)10日18:00(f)10日17:0018:00(g)10日20:00(h)10日19:0020:00(i)10日21:00(j)10日20:0021:0026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E24022020026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-30318第3期蔡占文等：广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征5.3FY-4A卫星观测的两个强降水区域积云结构演变选取FY-4A卫星的全圆盘数据，采用TBB及其变率代表积云云团发展演变过程的指标，绘制了强降水1区10日15:0021:00，强降水2区11日01:0009:00 12通道(10.8 m)红外波段通道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）。考虑广东省扫描的时间区间，筛选卫星整点开始扫描后10 min以内的ADTD和LMI与TBB进行叠加分析。10日15:00前后，随着低槽前部暖湿气流加强及地面冷空气南下影响，有一东北-西南走向的带状云团自西向东移动，广东中北部处在带状云团南端。15:0017:00 是 1 区云团快速发展时刻。从15:00红外云顶亮温TBB(图6a)可以看到，广东中北部有多个小的片状对流云团生成，TBB最低值230 K，地闪出现在云团移动前方九连山南侧，正闪较多，LMI没有观测到闪电。从14:0015:00TBB变率(图6b)看，积云南部及东部TBB变率较前 1 h 下降幅度超过-15 以上，局部达到-25，表明在积云仍在快速发展，积云南侧清远附近出现一个小的地闪密集区(黑色虚线长方形，下同)，16:00的云团位置说明云团南侧的闪电对于未来1 h的对流发展移动有一定的指示作用（15:0016:00云团自西北向东南移动）。16:00(图略)对流云团 TBB 最低值下降至 220 K，TBB 1 h 变率为-30，1区开始出现强降水，16:0017:00 有25 站出现20 mm/h 的强降水，最大 67 mm/h。17:0018:00(图6c、6e)两块对流云团合并后向东北移动，TBB230 K 的范围扩大，低值区达到220 K 以下，LMI出现，地闪仍以正闪为主，17:00、18:00 TBB变率较前1 h下降达-30(图6d、6f)，18:00地闪峰值出现，闪电密集分布在云团中心区域TBB 220230 K梯度大值区并随低值区移动，云团移动前侧的闪电对云团向东北方向移动有指示作用。19:0021:00(图6g、6i)闪电主要分布在云团中心及后部TBB220 K的梯度大值区，闪电分布区域TBB变率明显减小，最大为-5(图6h、6j)，表明积云发展到强盛时刻，闪电频繁持续的时间和强降水时间一致。22:00之后积云减弱，TBB230 K范围逐渐减小，23:00之后ADTD和LMI消失。11 日 01:00 前后，广东沿海受到西南和偏南气流辐合影响，茂名附近有对流云团生成，并逐渐发展为一个中尺度对流复合体缓慢东移。01:0003:00 是该对流快速发展时刻。从 01:00FY-4A 红外云顶亮温和闪电的叠加(图 7a)来看，茂名附近有两块小的对流云团生成，范围较小，TBB 低值已达到 220 K，一部分地闪分布在云团中心TBB低值区，一部分地闪和LMI闪电分布在云团右侧(红色虚线方框，下同)，00:0001:00TBB变率较大，最大降温率达到-30(图7b)，表明闪电观测区域的对流仍有发展趋势，02:00(图略)和 03:00 的观测事实证明茂名的对流云团向01:00 云团右侧闪电观测区域移动，并且有新生对流发展。03:00 茂名和深圳的对流云团 TBB220 K 的范围达到最大，密度闪电分布积云中心TBB梯度大值区(图 7c)，茂名闪电区域没有出现低于0 的云顶温度变率，而深圳云团闪电TBB最大降温率达到-30(图 7d)。03:0009:00 是茂名附近云团发展成熟阶段，而深圳对流东移至海上后(05:00)减弱。04:0005:00(图略)茂名对流 TBB 低值区达到 200 K 以下，向东北移动，闪电密集在积云中心区域 TBB 梯度大值区并随之移动，闪电分布区没有出现较前 1 h低于 0 的云顶温度变率。06:0009:00(图 7e、7g、7i)对流云团发展为一个中尺度对流复合体后向东移动，TBB220 K的低值区范围增大，闪电分布在TBB220 K 附近并随低值区向东北移动，TBB 变率减小，为-5 左右(图7f、7h、7j)。综上，从TBB及其变率和闪电空间位置来看，积云快速发展阶段，TBB逐渐下降到230 K以下，闪电出现区域的 TBB变率较前 1 h下降较大，最大可达-30，云团前侧的闪电对下一时刻对流的发展移动有较好的指示作用；对流发展成熟后，TBB220 K的低值区范围达到最大，TBB变率减小，闪电频次达到峰值，密集闪电分布在 TBB220 K低值中心并随之移动。319热 带 气 象 学 报第39卷6 6结论和讨论结论和讨论本文研究了2022年5月10日广东一次暴雨过程中两个不同区域强降水对流云团发展演变的观测特征，得到如下结论。(1)本次暴雨是在有利的天气形势下发生的，中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨，发生在低槽前部冷暖交汇区，不稳定能量较强；珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果，水汽含量更为充沛。图7 2022年5月11日01:00(a)、03:00(c)、06:00(e)、07:00(g)、09:00(i)FY-4A云顶亮温(填色，单位：K)、扫描时刻开始10 minADTD和LMI空间演变，00:0001:00(b)、02:0003:00(d)、05:0006:00(f)、06:0007:00(h)、08:0009:00(j)1 h云顶亮温变率(填色，单位：)红色“+”为正闪、绿色“-”为负闪，玫红色空心圆点为LMI，黄色圆圈为珠海，填色为TBB及其变率。(a)11日01:00(c)11日03:00(d)11日02:0003:00(e)11日06:00(f)11日05:0006:00(g)11日07:00(h)11日06:0007:0026N25N24N23N22N21N20N110E112E114E116E118E240220200110E112E114E116E118E0-5-10-15-20-25-30(b)11日00:0001:00(i)11日09:00(j)11日08:0009:00110E112E114E116E118E110E112E114E116E118E110E112E114E116E118E110E112E114E116E118E110E112E114E116E118E112E114E116E118E110E112E114E116E118E112E114E116E118E26N25N24N23N22N21N20N2402202000-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N24022020026N25N24N23N22N21N20N0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N24022020026N25N24N23N22N21N20N0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N24022020026N25N24N23N22N21N20N0-5-10-15-20-25-3026N25N24N23N22N21N20N110E110E26N25N24N23N22N21N20N320第3期蔡占文等：广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征参考文献：1 王坚红,徐碧裕,刘刚,等.华南前汛期广东暴雨分区动力特征及特大暴雨分析J.气象与环境学报,2014,30(6):43-51.2RUTLEDGE S A,LU C,MACGORMAN D R.Positive cloud-to-ground lightning in mesoscale convective systemsJ.J Atmos Sci,1990,47(17):2 085-2 100.3HOLLE R L,WATSON A L,LOPEZ R E,et al.The life cycle of lightning and severe weather in a 3-4 June 1985 PRE-STORM mesoscaleconvective system J.Mon Wea Rev,1994,122(8):1 798-1 808.4GILMORE M S,WICKER L J.Influences of the local environment on supercell cloud-to-ground lightning,radar characteristics,and severeweather on 2 June 1995J.Mon Wea Rev,2002,130:2 349-2 372.5 苗爱梅,贾利冬,吴蓁,等.070729特大暴雨的地闪特征与降水相关性分析J.气象,2008,34(6):74-80.6 王晨曦,郑栋,张义军,等.一次雹暴过程的闪电活动特征及其与雹暴结构的关系J.热带气象学报,2014,30(6):1 127-1 136.7 郑栋,张文娟,姚雯,等.雷暴闪电活动特征研究进展J.热带气象学报,2021,37(3):289-297.8MATROSOV S Y,HEYMSFIELD A J.Estimating ice content and extinction in precipitating cloud systems from CloudSat radarmeasurementsJ.J Geophy Res Atmos,2008,113:1-8.9 张义军,孟青,马明,等.闪电探测技术发展和资料应用J.应用气象学报,2006,17(5):611-620.10 DURKEE J D,MOTEVT L,SHEPHERD J M.The contribution of mesoscale convective complexes to rainfall across subtropical SouthAmericaJ.J Climate,2009,22(17):4 5904 605.11 何锡玉,蔡夕方,朱亚平,等.我国风云极轨气象卫星及应用进展J.气象科技进展,2021,11(1):34-39.12 陆风,张晓虎,陈博洋,等.风云四号气象卫星成像特性及其应用前景J.海洋气象学报,2017,37(2):1-12.13 张夕迪,孙军.葵花8号卫星在暴雨对流云团监测中的应用分析J.气象,2018,44(10):1 245-1 254.(2)从2个强降水区域闪电的时空演变规律来看，闪电频次与强降水的发展是一致的，闪电频次跃增及峰值较强降水有一定时间提前量。受仪器自身观测性能和对流性质不同影响，LMI 和ADTD观测初闪的出现时间及正负地闪比例可能有所不同。LMI和ADTD观测的闪电和暴雨位置基本吻合，锋面降水中ADTD观测的闪电数量较LMI明显偏多，和强降水位置对应更好；暖区强降水无论LMI和ADTD观测的闪电数量明显较锋面强降水增多，闪电落区和强降水位置一致。(3)强降水发生前 TBB迅速下降到 230 K以下，强降水主要发生在对流云团TBB低值中心梯度大值区。暖区强降水中对流云团TBB值更低，且TBB200 K范围较锋面降水增大，同时TBB梯度变大，强水强度随之增强，最大124 mm/h。(4)无论是锋面强降水还是暖区强降水，对流发展初期云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义，TBB变率较前1 h下降幅度可达-15 以上，局部可达-30；成熟阶段TBB下降到220 K以下的范围增大，局部可达200 K以下，TBB变率减小，维持在0-10，闪电分布区较少出现低于0 的云顶亮温变率，密集闪电随着TBB220 K低值区移动。本文通过对2022年5月10日广东一次暴雨过程两个不同区域对流云团的演变特征进行了分析，揭示了FY-4A LMI、TBB及ADTD在暴雨监测预报中的指示意义。虽然两个强降水区域都处在低槽前部，但两个强降水区域的影响系统、雨强、闪电特征及积云结构有所不同。强降水1区冷空气参与程度较高，对流性强，正闪比例较高，这可能与45 dBZ回波超过-20 等温层有关，但强回波范围较小，且FY-4A LMI仅观测云顶闪电，空间分辨率较ADTD偏低，可能导致LMI观测的闪电数量偏少。而强降水2区由于暖低压控制时间较长，加上水汽更为充沛，所以小时雨强较1区大，45 dBZ强回波范围较大且超过0 等温层，闪电数量较1区明显偏多，但-20 等温层以上的强回波比例较小等导致地闪以负闪为主。LMI 或者ADTD观测初闪的出现时间可能与对流范围、对流性质及仪器本身性能等原因有关，但闪电频次跃增及峰值时刻较强降水有一定时间提前量，闪电基本和暴雨落区吻合。积云发展阶段 TBB 下降，TBB 1 h变率最大可达-30，表明积云快速发展，发展成熟后TBB低值区面积达到最大，TBB变率变小。FY-4A LMI对范围较大的对流或者地基探测设备无法架设的海洋观测性能更好，可与ADTD观测互补使用，进一步提炼不同天气背景下闪电对暴雨及强对流的指示作用。321热 带 气 象 学 报第39卷14 黄守友,徐国强.FY-4A 的LMIE闪电数据对云信息初始化的影响及数值试验J.高原气象,2020,39(2):378-392.15 任素玲,赵玮,曹冬杰,等.FY-4A白天对流风暴和闪电产品在华北强雷暴天气分析中的应用J.海洋气象学报，2020，40(1)：33-46.16 牛宁,姜晓飞,张昕,等.风云四号卫星产品在一次暴雨天气过程分析中的应用J.卫星应用,2022,3:42-48.17 MOHR K I,TORACINTA R,ZIPSER E J,et al.A comparison of WSR-88D reflectivities,SSM/I brightness temperatures，and lightning formesoscale convective systems in Texas.Part.SSM/I brightness temperatures and lightningJ.J Appl Meteor,1996,35(6):919-931.18 张琪,任景轩,肖递祥,等.“56”四川盆地对流云团特征及触发机制J.气象，2017,43(12):1 487-1 495.19 张琪,任景轩,肖红茹,等.基于 FY-4A 卫星资料的四川盆地 MCC 初生和成熟阶段特征J.大气科学,2021,45(4):863-873.20 支树林,包慧濛,李婕.FY-4A卫星闪电资料在台风飑线天气监测中的应用能力分析J.云南大学学报（自然科学版）,2019,41(6):1 178-1 190.21 王清平,吴晓京,陈阳权,等.FY-4A卫星数据可视化及应用J.气象科技,2019,47(3):502-507.22 陈仁君,苟阿宁,王玉娟,等.湖北一次连续风暴中两次强对流卫星雷达特征及与闪电关系J.热带气象学报,2021,37(3)：457-467.23 万夫敬,刁秀广.两次MCC红外云图特征与天气实况异同性分析J.气象,2018,44(6):759-770.A FY-4A OBSERVATIONS AND LIGHTNING CHARACTERISTICS OF A HEAVYPRECIPITATION IN GUANGDONG 2022CAI Zhanwen1,WANG Tong1,2,ZHU Chuanlin3,LEI Yansen4,GOU Aning4(1.Climate Center of Guangdong Province,Guangzhou 510641，China;2.College of Atmospheric Sciences,Chengdu University of Information Technology,Chengdu 610225,China；3.Hubei Provincial Lightning Protection Center,Wuhan 430074,China；4.Wuhan Central Meteorological Observatory,Wuhan 430074,China)Abstract:Based on the LMI,TBB and ground-based lightning ADTD data of FY-4A satellite lightningimager and NCEP-FNL reanal