武汉市闪电活动与地面降雨的相关性分析

【摘要】：许多学者对闪电活动是否对其他天气现象,比如天气预报中最为关注的降雨具有指示作用做过研究。其依据是两者的形成条件、发生区域和部分物理过程具有相似性。近些年来,国内外利用闪电定位系统和多种雷达对对流天气过程进行了大量的观测,取得了许多有意义的结果。但是在不同的研究区域,规律差异较大,即闪电和降雨的关系有显著的区域特征。本文结合湖北武汉雷电活动特征研究课题,采用武汉市2007～2009的闪电定位资料以及相应时期的地面降雨资料,分析了武汉市闪电活动与地面降雨的相关性。期望对该区域利用闪电估算降雨、武汉雷电监测预警以及雷电防护提供有实际应用价值的依据。研究表明:武汉年平均降雨天数143天,其中伴随闪电的54天,5、6、7、8月是降雨的高发季,其降雨量占全年的61%;月闪电频次与月总降雨量、月闪电伴随的降雨量的变化趋势都比较一致,呈单峰变化,闪电峰值和有闪电伴随的降雨峰值出现在8月,总降雨量峰值出现在6月;随着地闪频次的增加,降雨量和雨强都有增大的趋势。无闪电情况下,54%的降雨在0.3mm以下,65%的降雨在1mm以下,78.2%的降雨在3mm以下,91%的降雨在10mm以下,10mm～30mm的降雨占7%,大于30mm的大降雨仅占0.7%。50.7%的雨强在0.008mmh-1以下,59.5%的雨强在0.03mmh-1以下,69.6%的雨强在0.1mmh-1以下,76.4%的雨强在0.3mmh-1以下,87.9%的雨强在1mmh-1以下,98%的雨强在3.3mmh-1以下,大于3.3mmh-1的雨强仅占1.4%;而在有闪电的情况下,52%的降雨在1mm以下,61.3%的降雨在3mm以下,75.8%的降雨在10mm以下,96.9%的降雨在30mm以下,10mm～30mm的降雨比例21.1%,大于30mm的降雨占3.1%。51.2%的雨强在0.1mmh-1以下,60.7%的雨强在0.3mmh-1以下,76.5%的雨强在1mmh-1以下,89.2%的雨强在3.3mmh-1以下,大于3.3mmh-1的雨强占10.8%。随着时段划分变长(日、月、季),地闪活动与对应降雨量的相关性更加明显。季节性闪电频次与降雨量回归方程R=0.0086F+137.04,R为降雨量,F为闪电频数,相关系数R2=0.89,雨强小于等于0.03mmh-1时,与闪电频数几乎无相关性,而雨强大于0.03mmh-1时,与闪电频数的相关性较好,线性拟合相关系数0.66,方程为:RZ=0.0024F+0.647,非线性拟合相关系数0.5,方程为:RZ=0.67Ln(F)-1.5。