闪电定位仪在竹溪县山区冰雹云监测中的应用

应用分析，文章得出结果：冰雹云的闪电频数最大峰值在13次/5 min，峰前升度大于10次/5 min;降雹出现时间比最大峰值出现时间滞后约5～20 min左右。

关键词：闪电监测;冰雹云;应用分析

冰雹是竹溪县农业生产的主要灾害性天气之一，每年全县种植的烟叶、茶叶等经济作物都遭受大量损失。2004年4月17日，竹溪县新洲、兵营、天宝、汇湾等中部乡镇遭受较严重冰雹袭击，冰雹直径10 mm，水稻等农作物受灾700万 m2，成灾面积533.6万m2，880户1 776间房屋受损，损坏房瓦400余万匹，造成直接经济损失800万元。同年8月22日，向坝、桃源等南部乡镇遭受冰雹袭击，冰雹直径 6 mm，受灾户178户，农作物受灾面积达139万 m2，其中烤烟被大风吹倒和冰雹达72.3万m2，绝收约20万 m2，玉米受灾面积30万m2，其他粮食作物受损36.7万m2，预计造成经济损失达120万元。

本文主要通过对竹溪县中部和南部两次大范围的冰雹强对流天气过程进行分析，探讨闪电定位仪监测资料在冰雹云监测中的应用，力图提高对冰雹云的监测能力。

1    资料和方法

本文分析的两次冰雹过程闪电数据来源于湖北省闪电定位系统资料，资料来自于竹溪气象站地面资料实况记录。本文闪电频数是指降雹点所在区域5 min所有闪电的总和。

强对流天气系统移动过程中冰雹云不断发展加强形成的，我们称为强冰雹云[1]，它的降雹直径一般≥10 mm，而且空间密度也大，它的闪电频数较高，峰值也很高，多具有跃升和陡降的特征，所以常常会造成较严重雹灾。

地面出现软雹、雨夹雹和小冰雹（直径<10 mm）的强雷暴云，我们称为弱冰雹云[2]。它是在较强的不稳定天气系统下形成的，降雹范围较小，因此造成的灾害程度较轻。

2    探测原理及资料应用分析

2.1  探测原理

闪电定位系统由若干个闪电定位仪、位置分析器、通信系统和信息显示终端共同组成，功能比单个闪电定位仪大大提高，。

2.2  闪电资料分析

2.2.1  2009年4月17日竹溪县中部地区出现强冰雹云

2009年4月17日16—18时闪电定位仪共监测到闪电105次，闪电主要出现在l7时，冰雹云的闪电大约从16时50分至18时40分，闪电过程持续了110 min左右，17时35分闪电频数达到峰值21次/5 min，这期间也是冰雹云发展最为旺盛的阶段[3]，降雹时间是17时40分左右，地面降雹开始时间比闪电频数峰值出现时间晚5 min左右。最大雹块超过10 mm，造成了较严重的冰雹灾害。此次强冰雹云的闪电频数较高，峰值也很高，具有跃升和陡降的特征。

2.2.2  2009年8月22日竹溪县南部地区出现弱冰雹云

2009年8月22日15—17时闪电定位仪共监测到闪电100次，闪电主要出现在15—l6时，冰雹云闪电大约从15时20分至17时25分，本次闪电过程持续了130min。在16时00分闪电频数达到峰值13次/5min，降雹时间是16时20分左右，地面降雹开始时间比闪电频数峰值出现时间晚20 min左右，最大雹块超过6 mm，造成轻度灾害。

2.3  两次冰雹过程闪电频数统计特征

对两次冰雹过程闪电资料进行分析，分别计算了雷雨云和冰雹云各自的闪电频数平均峰值、闪电频数最大峰值、峰前最大升度、峰后最大陡度和闪电平均持续时间（见表1）[4]。

从表1可以看出以下几点。

（1）強冰雹云的最大峰值要比平均峰值大16次/5min，弱冰雹云的最大峰值要比平均峰值大9次/5min，峰值出现时间常接近降雹时间，所以用闪电频数峰值这一特征指标，可以为当地人工防雹效果提供很好的依据[5]。

（2）峰前最大升度：根据统计，强冰雹云的最大升度在19次/5 min，弱冰雹云的最大升度在10次/5 min，前者是后者的1.9倍，所以峰前最大升度这一特征指标，可以用来识别冰雹云。

（3）峰后最大陡度：根据分析可以看出强对流云的最大陡度较大，弱对流云的最大陡度较小。

（4）闪电平均持续时间：一般情况下，对流强度越强，闪电平均持续时间就会越长。但表1分析中得出的强冰雹云持续时间却比弱冰雹云持续时间短，出现这种情况的原因可能与分析样本少有关。

3    结语

（1）竹溪县对流云强度和对流天气出现的时间和地点分析上，闪电定位仪的应用有较高的准确性;对流云的强度越强，闪电频数越大。

（2）两次冰雹过程资料分析得出，强冰雹云的闪电频数最大峰值在21次/5 min，弱冰雹云的闪电频数最大峰值在13次/5 min，这些指标可为识别和监测冰雹云提供参考。

（3）强冰雹云峰前升度和峰后陡度都比较大，弱冰雹云闪电频数峰前突升、峰后陡降，但陡度小于升度。在陡度最大时一般是冰雹从云中降落之后，原因是固态粒子荷电急剧减少。

（4）闪电发生频数与降雹出现时间有关。在降雹出现前约10～25 min，因为闪电频数存在一个酝酿和跃增的过程，所以降雹出现时间比闪电频数最大峰值出现的时间滞后约5～20 min。

（5）闪电定位仪观测冰雹云中的闪电频数，各地的观测结果有一定差异，这可能与观测仪器的性能、灵敏度以及安装位置有关，需要进一步积累更多的闪电观测资料，研究冰雹云中的闪电特征。

[参考文献]

[1]冯桂力，边道相，刘洪鹏.冰雹云形成发展与闪电演变特征分析[J].气象，2002（3）：33-37.

[2]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.

[3]陈哲彰.冰雹与雷电大风的云对地闪电特征[J].气象学报，1995（3）：365-374.

[4]王雨增，李凤声.人工防雹实用技术[M].北京：气象出版社，1994.

[5]王昂生，黄美元，许华菱.防雹识别雷雨云和冰雹云的闪电观测[J].科学通报，1976（12）：546-549.

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