鲁中地区基于LMI和ADTD系统雷暴特征分析

李赛楠 张秀娟 范永强

济南市气象局 山东 济南 250000

引言

中国新一代静止轨道气象卫星风云四号 A 星（FY-4A）搭载的闪电成像仪（LMI）是中国第一次自主研制的星载闪电成像仪[1]。该仪器可对我国及周边区域的闪电频次和强度进行探测。静止卫星观测可以对大覆盖区域内总闪电开展实时、连续、高效的探测，为强对流天气系统实时监测、跟踪和预警提供信息[2-3]。ADTD闪电监测定位系统理论核心是通过几个站同时测量闪电回击辐射的电磁场来确定闪电源的电流参数。闪电通常分为云闪和地闪，地闪过程一般包含一次或多次先导回击过程，中和云内电荷量达几到几十库伦[4]。与回击过程相比，闪电的梯级先导及云闪的辐射能量主要集中于1 Mhz以上的高频段。也就是说这些过程在甚高频、超高频段辐射较强。而回击过程产生的电磁波以地波和天波形式发散，可在距离闪电发生点上千km的距离外观测到。

1 鲁中地区2018年闪电特征分析

春季、夏季是闪电活动集中频繁的时期，对流天气活跃，重点对鲁中地区（济南、淄博、潍坊、泰安）的闪电活动特征进行分析。选取35°38′～37°26′N、116°02′～120°01′E范围作为研究区域。由于每年春分和秋分FY-4A静止卫星平台调头，因此每年春分到秋分，LMI 的观测视场为中国地区及其邻近海域，从秋分开始到下一年春分，LMI 的观测视场为澳大利亚地区西部和印度洋海域。

1.1 2018年FY-4A闪电时间分布特征

鲁中地区2018年FY-4A系统观测闪电数据41428次，鲁中地区闪电活动的季节性分布特征明显，2018年春季（4～5月）闪电活动开始逐渐增多，春季闪电event个数较高，但总次数较少，FY-4A闪电次数约占总次数的20.79%；夏季（6～8月）是闪电活动最频繁、最集中的时期，FY-4A闪电次数约占总次数的78.85%；秋季（9月）闪电活动迅速减少，FY-4A闪电次数约占总次数的0.36%；秋分后LMI视场调至南半球，秋季闪电数据较少，冬季无FY-4A卫星闪电数据。8月是鲁中地区对流活动最旺盛，闪电活动最频繁月份，FY-4A闪电次数约为18431次。

图1 2018年FY-4A闪电数据逐月分布图

从图2 2018年FY-4A闪电数据逐时分布图可以看出，鲁中地区闪电活动具有一定的日变化特征，高峰时段为上午8:00～9:00，晚上19：00～21:00。

图2 2018年FY-4A闪电数据逐小时分布图

1.2 2018年FY-4A闪电空间分布特征

图3 2018年FY-4A闪电探测分布图

如图3所示，“◆”表示强度event个数在300以上的闪电数据。济南东南部、淄博北部、泰安东北部、潍坊西部和东南部为闪电易发区，其中泰山地区与闪电易发区有很好的对应关系。

2 2018年6月25日强降水天气闪电特征分析

受副热带高压加强北上、高空槽和低空急流共同影响，2018年6月25日至26日山东出现了大范围暴雨天气过程，同时伴有短时强降水和雷暴大风。利用静止卫星闪电FY-4A探测资料结合ADTD地基观测资料对暴雨天气过程中的闪电分布及变化情况进行分析。

图4 2018.6.25天气过程ADTD 与FY-4A闪电数据空间分布特征分析

从图4的6月25日7:00～6月26日7:00的ADTD 与FY-4A闪电数据空间分布可以看出，经过初步对比， FY-4A 闪电探测和定位与地基观测很好地吻合，两者有较好的一致性，“+”“–”分别代表ADTD正负闪，“◆”表示FY-4A闪电数据。

3 结束语

利用风云四号气象卫星A星（FY-4A）搭载的闪电成像仪（LMI）闪电数据，通过监测2018年6月25日强降水过程，结合山东省闪电定位系统（ADTD）观测资料研究鲁中地区闪电分布特征，提高闪电数据综合应用，增强对流系统强度识别，为对流天气和雷电灾害的预警预报提供一定的理论依据，为雷电风险区划、雷击事故鉴定、雷电预警预报和雷电特征分析等方面提供更加全面的数据支撑。