雷电活动过程中雷达回波特征分析

摘要 主要利用2018—2019年6—7月南昌雷电监测数据和多普勒天气雷达回波资料，通过对比和定量分析总雷电频次为17 986次雷电定位点同时间回波特征参数（CR、VIL、ET）。分析结果表明：（1）70.0%～95.0%的雷电活动发生在CR≥35.0 dBz，VIL≥3 kg/m2以上，ET在5.0～14.0 km的回波区。若VIL和ET最大值都不能达到15 kg/m2和14 km，雷电频次偏低；若其中1个达到，频次较高；若2个都能达到，频次更高，且与VIL和ET的最大值呈正相关。（2）大部分雷电活动，雷电频次与ET最大值或CR所占比例（≥35.0 dBz）呈现正相关，但不同的月份有所变化；若ET最大值接近，雷电频次与CR和VIL的最大值呈现正相关。

关键词 雷达回波；雷电活动；相关性

中图分类号：P458.3 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）06–0122-03

我国针对雷电监测和预警的研究越来越多。郭润霞等[1]分析了北京地区3次不同类型强对流天气过程的闪电活动特征，指出当块状回波刚进入北京时，闪电活动与雷达回波基本对应且闪电密度很大，之后闪电频数减少且分布分散。程向阳等[2]指出了负地闪集中发生在雷暴的成熟期，正地闪在成熟和消散期出现较多。78.2%的地闪集中发生在40～

55 dBz的强雷达回波区，在雷暴成熟期，负地闪集中区域与强回波中心区域较为吻合。魏雪等[3]得出了适合于江苏地区

夏季（6—8月）雷暴预警因子：40 dBz回波强度发展至7 km高度及以上，VIL值达到25 kg/m2，回波顶高在雷电发生时均在9 km以上。黄兰兰[4]对地闪和雷达回波特征及相互关系进行了分析，得出闪电密集区消失早于雷达回波区消散。正地闪出现，预示对流云团发展；正地闪消失，预示对流云团进入消亡阶段。何文

等[5]对江西出现的22次强雷电天气进行了统计和对比分析。结果表明：雷达回波和雷电强度关系密切；雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系。罗树如等[6]分析了雷达探测资料和同时期的雷电参数结果发现：雷电密集区的移动反映出强对流单体的移动趋势；雷电频数变化预示着强对流的不同发展阶段。为此，在上述研究的基础之上，增加了研究的样本量，将南昌地区2018—2019年6—7月发生的22次强对流天气过程，且雷电频次不少于5次作为研究样本，并定量分析了雷达回波特征对雷电活动的影响。

1 资料来源和分析方法

雷达资料为新一代多普勒天气雷达数据，雷达体扫时间为5～6 min，扫描方式为VCP21，有效探测范围为230 km。

雷电监测资料来源江西升级改造后的三维雷电监测定位系统探测的地闪资料，雷电监测网是由上饶、九江、南昌等地共12部闪电定位仪单站组成的，系统探测范围覆盖全省。

选取发生雷电频次高于5次的雷电活动作为研究样本，借助质量控制后的地闪数据，经统计分析得出2018年6和7月雷电频次合计分别为7 357、1 456次；2019年6和7月雷电频次合计分别为3 870、2 252次。

为了研究雷达回波特征对雷电活动的影响，选择南昌地区分辨率为1 km×1 km的雷达图像，将总雷电频次为17 986次的雷电定位点同时间的雷达回波特征参数CR、VIL及ET数据一一提取出来（数据格式为：时间、经度、纬度、CR、VIL、ET、雷电流强度值）。根据提取出的雷达回波特征值，定量分析雷达回波特征对雷电活动的影响。

2 雷电活动过程中雷达回波特征分析

利用雷电数据和与雷电定位点同时间雷达回波特征值，通过数理统计和处理得出2018年6月雷电定位点不同CR、VIL和ET值所占比例。从表1可以看出，雷电定位点CR≥35.0 dBz所占比例为72.7%～93.0%，VIL≥3.0 kg/m2所占比例为65.0%～82.8%，ET（5.0～14.0 km）所占比例為72.3%～100.0%。

由表1可知，雷电频次和持续时长与ET最大值相关性较强，呈现正相关，其次为CR≥35.0 dBz所占比例和VIL最大值有关。6月9日雷电活动集中发生在5.0～14.0 km回波区，ET和VIL的最大值低，导致雷电频次低和持续时间短。6月30日是1次雷电频次最高、持续时间跨度最长的雷电活动，除了ET（5.0～14.0 km）

所占比例值较低，ET≥14.0 km所占比例、ET和 VIL的最大值很高，说明此次雷电活动云顶高度高，尤其VIL最大值达73.7 kg/m2。另外，发现CR和VIL的最大值之间也存在正相关性。若ET最大值相差不大，雷电频次与CR和VIL的最大值也呈现正相关。

表2为2018年7月雷电定位点同时间不同CR、VIL和ET值所占比例。可以看出，雷电定位点CR≥35.0 dBz所占比例为81.8%～88.3%，VIL≥3.0 kg/m2所占比例为68.0%～83.2%，ET（5.0～14.0 km）所占比例为46.6%～100.0%。

由表2可知，雷电频次和持续时长与ET最大值相关性较强，呈正相关，其次为VIL最大值和CR≥35.0 dBz所占比例。对于7月6日雷电活动，雷电频次低于7月22日，持续时长也要高于22日，ET最大值要高于22日。通过对比分析，发现22日的雷电活动CR≥35.0 dBz所占比例和VIL最大值较高，但ET最大值低，因此ET最大值与CR≥35.0 dBz所占比例及VIL最大值会综合影响雷电频次和持续时长。若ET最大值相差不大，雷电频次与CR和VIL的最大值呈现正相关。

表3为2019年6月雷电定位点不同CR、VIL和ET值所占比例。从表3可以看出，雷电定位点CR≥35 dBz所占比例为54.6%～82.9%，VIL≥3 kg/m2所占比例为37.9%～76.6%，ET（5.0～14.0 km）所占比例为66.0%～88.2%。

从表3可以看出，雷电频次与ET和VIL的最大值相关性很强，呈现出正相关，其次与CR≥35.0 dBz所占比例呈現正相关。雷电频次会受ET最大值和CR≥35.0 dBz所占比例2个因子的综合影响较大。若ET最大值相差不大，雷电频次与CR和VIL的最大值呈现正相关。

对于6月19日雷电活动，VIL和ET的最大值较高，CR≥35.0 dBz所占比例较低，但雷电频次较高。此次雷电活动反映了ET最大值和CR≥35.0 dBz所占比例这2个因素外，VIL最大值也与雷电频次有很强的相关性，可以作为雷电发生的一个预警因子。从VIL定义上分析，VIL本身也是作为判断天气对流强度的一个重要依据。

表4为2019年7月雷电定位点不同CR、VIL和ET值所占比例。从表4可以看出，雷电定位点CR≥35.0 dBz所占比例为71.2%～97.2%，VIL≥3.0 kg/m2所占比例为67.1%～91.1%，ET（5.0～10.0 km）所占比例为35.2%～100.0%。

从表4可以看出，雷电频次与ET最大值相关性很强，呈现正相关。若ET最大值相差不大，雷电频次与CR和VIL的最大值也呈现正相关。

3 结论

（1）通过对2018—2019年6—7月总雷电频次为17 986次雷电定位点同时间的CR、VIL、ET数据的数理统计和对比分析，发现70.0%～95.0%的雷电活动发生在回波CR≥35.0 dBz，VIL≥3 kg/m2

以上，ET在5.0～14.0 km的回波区。若VIL和ET最大值均不能达到15 kg/m2和14 km，雷电频次偏低；若其中一个达到，频次较高；若2个都能达到，频次更高，且与VIL和ET的最大值呈正相关。

（2）大部分雷电活动雷电频次和持续时长与ET最大值的相关性很强，呈现出正相关，其次为CR和VIL的最大值以及CR所占比例（≥35.0 dBz）。有少部分雷电活动雷电频次与CR所占比例（≥35.0 dBz）相关性很强，呈现出正相关，其次为ET和VIL的最大值。

参考文献

[1] 郭润霞，张文龙，王迎春.三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析[J].自然灾害学报，2020，29（2）：173-184.

[2] 程向阳，朱浩，周昆，等.安徽地区一次致灾雷暴过程的闪电特征分析[J].暴雨灾害，2018，37（3）：265-273.

[3] 魏雪，黄兴友，孙伟，等.基于雷达资料的雷电特征分析及预警[J].气象与环境科学，2011，34（3）：31-36.

[4] 黄兰兰.强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务[J].气象与环境科学， 2014，37（3）：88-93.

[5] 何文，夏文梅，马中元，等.江西强雷电天气形势场及雷达回波特征分析[J].气象科学，2018，38（5）：699-706.

[6] 罗树如，支树林，俞炳.强对流天气雷电参数和雷达回波特征个例分析[J].气象科技，2005（3）：222-226，290.

责任编辑：黄艳飞

Research and Influence on Lightning Activity at Radar Echo Characteristics

Huang Lin （Shangrao Meteorological Service， Shangrao， Jiangxi 334000）

Abstract The article was based on Nanchang lightning location system data and the S-band Doppler weather radar data starting from June to July 2018 and 2019.Through comparative and quantitative analysis to show the impact on lightning activity with the radar echo characteristic parameters （CR， VIL， ET） of the total lightning frequency was 17 986 lightning anchor points at the same time. The results of the analysis showed that： （1）70.0%～95.0% of lightning occurred in the radar echo CR≥35.0 dBz， VIL≥3 kg/m2 and ET in the radar echo area of 5.0～14.0 km. If the maximum value of VIL and ET cannot reach 15 kg/m2 and 14km， the lightning frequency was low. If one of them reaches frequency was high ; If both can reach frequency was higher， and lightning frequency was positively correlated with the maximum value of VIL and ET. （2）For most lightning activities， lightning frequency was positively correlated with ET maximum or the ratio of CR （≥35.0 dBz）， but changed with different months.

Key words Radar echo; Lightning activity; Correlation

作者简介 黄琳（1973—），女，江西余干人，工程师，主要从事防雷技术服务工作。

收稿日期 2023-03-18