香港地区地闪时空分布特征及其影响因素

费蕾蕾; 毕新慧; 刘永林; 陈鲁言; 林钦浩; 王新明; 盛国英

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.005

香港地区地闪时空分布特征及其影响因素

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.005

费蕾蕾^{1, 2},
毕新慧^1, ,,
刘永林¹,
陈鲁言^{1, 3},
林钦浩^{1, 2},
王新明¹,
盛国英¹

1.
中国科学院广州地球化学研究所/有机地球化学国家重点实验室/ 广东省环境资源利用与保护重点实验室，广东广州 510640
2.
中国科学院大学，北京 100049
3.
香港理工大学，香港

基金项目:

国家自然科学基金 41273114

国家自然科学基金 41503088

中国博士后科学基金 2015M582429

详细信息

通讯作者:
毕新慧，女，山西省人，研究员，博士，主要从事大气环境科学研究。E-mail: bixh@gig.ac.cn

中图分类号: P427.32.1
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出版历程
- 收稿日期: 2016-06-24
- 修回日期: 2017-03-08
- 刊出日期: 2017-10-01

TEMPORAL AND SPATIAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF CLOUD-TO-GROUND LIGHTNING ACTIVITY IN HONG KONG AND RELATED IMPACT FACTORS

1.
State Key Laboratory Organic Geochemistry and Guangdong Key Laboratory of Environmental Resources Utilization and Protection/Guangzhou Institute of Geochemistry/Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China
2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
3.
The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China

摘要

摘要: 通过对香港地区2006—2012年闪电定位数据、气象参数和海拔高度等相关数据的统计及相关性分析，对香港地区的地闪活动时空分布特征及其影响因素进行研究。结果表明，香港地区2006—2012年的地闪发生次数最多的是2010年，最少是2011年，每年地闪高发日的天数对地闪活动年际变化起到了关键性作用。地闪活动的发生主要集中在4—9月，逐月地闪回击次数与气温、相对湿度、降雨量及CAPE均呈现显著的正相关关系。地闪活动的日变化特征主要受到地闪高发日闪电活动、海陆热力差异及太阳辐射变化的综合影响，正、负地闪回击次数的日变化峰值均出现在01时。香港西部地区的正地闪回击密度明显高于东部，而负地闪回击密度的高值中心主要集中在海拔较高的山区。香港地区正、负地闪回击密度均随海拔的升高而有所增加，且六座典型山峰周围的负地闪回击密度与海拔高度在空间分布特征上具有很强的相似性。
- 地闪回击密度 /
- 时空分布 /
- 气象条件 /
- 海拔高度
Abstract: Cloud-to-ground (CG) lightning location data during 2006—2012 along with other relevant data, including meteorological parameters and terrain elevation, are analyzed to explore the characteristics of CG lightning activity in Hong Kong and related impact factors. Results show that the largest number of CG lightning strokes was detected in 2010 and the smallest number in 2011. The number of the days with high CG lightning frequency played a key role in the inter-annual variation of CG lightning activity in Hong Kong. The occurrence of CG lightning mainly concentrated between April and September. Positive correlations were shown between the monthly mean value of CG lightning stroke density and meteorological parameters, including temperature, relative humidity, rainfall and CAPE. The most active time for both positive and negative CG lightning strokes was about 1:00 a.m. Lightning activity on the days with high CG lightning frequency, variation of solar radiation and differences in the thermodynamic characteristics between land and ocean were the main factors that affected the daily variation. In terms of spatial distribution, positive CG lightning stroke density over western areas was much higher than that over eastern areas, and areas with high negative CG lightning stroke density were mainly located around mountainous areas with high terrain elevation. Both positive and negative CG lightning stroke density showed a positive correlation with terrain elevation, and spatial distribution of negative CG lightning stroke density around six typical mountains showed a strong similarity with that of terrain elevation.
- cloud-to-ground lightning stroke density /
- temporal and spatial distribution /
- meteorological conditions /
- terrain elevation

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图 1 闪电探测站位置及研究区域

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图 2 香港地区2006—2012年正(虚线)、负(实线)地闪回击次数及正地闪回击占比(点线)的年际变化(a)、月际变化(b)和日变化(c)特征

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图 3 香港地区2006—2012年的平均正(a)、负(b)地闪的年平均回击密度空间分布单位：次/(km²·a)。

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图 4 香港地区2006—2012年平均气温、平均相对湿度(a)和降雨量、CAPE(b)的月际变化

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图 5 正、负地闪回击密度(a)及正地闪回击占比(b)随海拔高度的变化分布

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图 6 香港六座典型山峰(a~f)周围2 km海拔高度(左)、负地闪回击密度(中)及正地闪回击密度(右)的分布

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表 1 香港地区2006—2012年前汛期及后汛期正、负地闪活动统计

统计项目			年份
统计项目			2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012
前汛期	正地闪	正地闪回击次数	3 288	5 656	3 724	2 265	3 995	1 373	6 361
		正地闪高发日(PD)天数	1	1	0	0	2	0	2
		PD正地闪回击总数	1 704	1 974	-	-	3 056	-	2 684
		PD^a正地闪回击贡献率/%	52	35	-	-	76	-	42
	负地闪	负地闪回击次数	25 101	33 604	23 755	12 432	15 224	5 908	36 640
		负地闪高发日(ND)天数	1	2	1	0	1	0	2
		ND负地闪回击总数	12 937	19 098	9 024	-	7 977	-	16 252
		ND^b负地闪回击贡献率/%	52	57	38	-	52	-	44

后汛期	正地闪	正地闪回击次数	2 797	1 086	2 403	2 707	6 573	1 026	1 757
		正地闪高发日(PD)天数	0	0	0	1	2	0	0
		PD正地闪回击总数	-	-	-	1 001	3 011	-	-
		PD^a正地闪回击贡献率/%	-	-	-	37	46	-	-
	负地闪	负地闪回击次数	34 094	16 876	27 429	27 099	67 831	9 836	22 083
		负地闪高发日(ND)天数	1	0	1	1	4	0	1
		ND负地闪回击总数	7 991	-	5 988	11 861	49 324	-	9 211
		ND^b负地闪回击贡献率/%	23	-	22	44	73	-	42
注：PD^a表示PD正地闪的回击贡献率（ $\frac{{正地闪高发日的正地闪回击总数}}{{正地闪回击次数}} \times 100\% $ ），ND^b表示负地闪的回击贡献率（ $\frac{{负地闪高发日的负地闪回击总数}}{{负地闪回击次数}} \times 100\% $ )。

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表 2 香港地区2006—2012年前汛期及后汛期的地闪高发日的主要气象条件

日期	PD^a	PD^b	平均气温 /℃	平均相对湿度 /%	降雨量 /mm	CAPE /(J/kg)	盛行风向	影响香港的主要天气系统^[13]
20060609	是	是	26.4	92	136.7	-	西南	低压槽
20070527	否	是	26.5	88	53	217	东	低压槽，偏南气流
20070610	是	是	25.7	91	95.5	472	西	低压槽，西南季风
20080607	否	是	25.5	93	307.1	-	南	低压槽
20100507	是	是	25.3	92	29.1	539	西	低压槽
20100519	是	否	26.0	89	55.7	654	南	低压槽
20120416	否	是	26.0	86	11.8	849	西南	低压槽
20120429	是	否	27.2	89	21.2	1 390	南	低压槽
20120504	是	是	28.0	89	35.7	1 599	南	低层弱切变线
20060819	否	是	27.6	81	51.1	669	西	副热带高压
20080727	否	是	29.8	70	微量	551	西	0808强台风“凤凰”
20090913	是	是	29.4	79	23.4	242	西南	0915台风“巨爵”
20100728	否	是	26.9	91	122.5	1 240	西南	低压槽
20100908	是	是	29.9	80	27.6	3 502	西	1010台风“莫兰蒂”，高空冷涡
20100909	是	是	28.2	83	22.5	1 286	南	1010台风“莫兰蒂”，高空冷涡
20100910	否	是	28.1	81	58.8	1 835	西南	1010台风“莫兰蒂”，低压槽
20120721	否	是	30.1	76	2.2	1 486	东北	1208台风“韦森特”
注：正地闪高发日(PD^a)和负地闪高发日(ND^b)分别指研究区域内探测到的正(负)地闪回击次数大于1 000次/d(5 000次/d)的闪电日。

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表 3 香港地区2006—2012年逐月地闪回击次数与气象参数的Spearman相关系数

	平均气温	平均相对湿度	降雨量	CAPE
地闪回击次数	0.779	0.548	0.877	0.846
注：数据均在0.01水平（双侧）上显著相关。

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