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基于大气层结和雷暴演变的闪电和降水关系

王婷波 郑栋 张义军 姚雯 张文娟

王婷波, 郑栋, 张义军, 等. 基于大气层结和雷暴演变的闪电和降水关系. 应用气象学报, 2014, 25(1): 33-41..
引用本文: 王婷波, 郑栋, 张义军, 等. 基于大气层结和雷暴演变的闪电和降水关系. 应用气象学报, 2014, 25(1): 33-41.
Wang Tingbo, Zheng Dong, Zhang Yijun, et al. Relationship between lightning and precipitation based on classification of atmospheric stratification and development of thunderstorm. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 33-41.
Citation: Wang Tingbo, Zheng Dong, Zhang Yijun, et al. Relationship between lightning and precipitation based on classification of atmospheric stratification and development of thunderstorm. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 33-41.

基于大气层结和雷暴演变的闪电和降水关系

资助项目: 

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2013Z006

国家自然科学基金项目 41030960

国家自然科学基金项目 41005006

国家科技支撑计划项目 2008BAC36B04

详细信息
    通信作者:

    张义军, email: zhangyj@cams.cma.gov.cn

Relationship Between Lightning and Precipitation Based on Classification of Atmospheric Stratification and Development of Thunderstorm

  • 摘要: 选取2006—2008年发生在北京及其周边地区的28次雷暴过程,基于大气不稳定度参数和雷达参量对雷暴过程进行分类,分析了不同分类条件下的总闪电活动 (SAFIR3000三维闪电定位系统观测) 和对流降水 (雷达反演) 的关系。结果表明:整体而言,总闪对应降水量的平均值为1.92×107 kg·fl-1。依据对流有效位能和抬升指数对雷暴进行分类的分析表明,较强的不稳定状态对应了较小的总闪对应降水量,同时总闪频次和对流降水量的相关性更好。基于雷达特征参数的分类分析表明,总闪对应降水量在对流运动较弱情况下最小,其次是对流运动较强的情况下,而对流运动适中时最大。
  • 图  1  SAFIR3000三维闪电定位系统子站和雷达站分布

    Fig. 1  The distribution of SAFIR3000 total lightning location system and radar station

    图  2  雷暴过程总闪频次和对流降水量关系

    Fig. 2  The relationship between total lightning frequency and convective precipitation

    表  1  不同ECAP分类下总闪对应降水量的统计值

    Table  1  Statistics of rain yields per flash based on the classification of ECAP

    ECAP
    /(J·kg-1)
    最小值
    /(105 kg·fl-1)
    最大值
    /(107 kg·fl-1)
    算术平均值
    /(107 kg·fl-1)
    累积百分比分布/(106 kg·fl-1)
    5% 95% 25% 75%
    ECAP < 1000 1.84 6.81 1.98 2.37 59.90 7.41 25.50
    1000≤ECAP < 1600 6.80 11.50 2.02 3.08 66.00 5.74 23.10
    ECAP≥1600 5.00 5.37 1.50 3.13 37.60 7.08 19.70
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    表  2  不同ECAP分类下总闪频次和对流降水量的线性拟合关系

    Table  2  Linear fitting between total lightning frequency and convective precipitation based on the classification of ECAP

    ECAP/(J·kg-1) 相关系数 F检验 F0.05 是否通过检验 回归方程
    ECAP < 1000 0.464 42.258 3.89 R=(3.649×108)+(3.413×106)F
    1000≤ECAP<1600 0.505 41.371 3.92 R=(2.683×108)+(4.448×106)F
    ECAP≥1600 0.837 154.929 4.00 R=(1.620×108)+(5.478×106)F
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    表  3  不同IL分类下总闪对应降水量的统计值

    Table  3  Statistics of rain yields per flash based on the classification of IL

    IL/K 最小值
    /(105 kg·fl-1)
    最大值
    /(107 kg·fl-1)
    算术平均值
    /(107 kg·fl-1)
    累积百分比分布/(106 kg·fl-1)
    5% 95% 25% 75%
    IL < 0 35.80 9.09 2.26 4.55 66.90 8.73 22.80
    0≤IL<4 1.84 8.66 1.98 2.73 63.80 5.80 25.30
    IL≥4 4.08 6.25 1.76 2.16 52.00 6.81 22.30
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    表  4  不同IL分类下总闪频次和对流降水量的线性拟合关系

    Table  4  Linear fitting between total lightning frequency and convective precipitation based on the classification of IL

    IL/K 相关系数 F检验 F0.05 是否通过检验 回归方程
    IL < 0 0.719 44.971 4.08 R=(3.580×108)+(3.375×106)F
    0≤IL < 4 0.493 57.758 3.94 R=(3.377×108)+(4.469×106)F
    IL≥4 0.853 328.337 3.92 R=(1.530×108)+(6.276×106)F
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    表  5  不同H20 dBZ分类总闪对应降水量的统计值

    Table  5  Statistics of rain yields per flash based on the classification of H20 dBZ

    H20 dBZ/km 最小值
    /(105 kg·fl-1)
    最大值
    /(107 kg·fl-1)
    算术平均值
    /(107 kg·fl-1)
    累积百分比分布/(106 kg·fl-1)
    5% 95% 25% 75%
    H20 dBZ < 11.5 1.84 17.30 2.09 0.94 65.20 4.74 22.30
    11.5≤H20 dBZ < 13.5 17.00 10.00 2.83 4.80 78.50 10.70 38.20
    H20 dBZ≥13.5 32.10 6.81 2.14 4.94 58.60 8.05 30.90
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    表  6  不同H20 dBZ分类总闪频次和对流降水量的线性拟合关系

    Table  6  Linear fitting between total lightning frequency and convective precipitation based on the classification of H20 dBZ

    H20 dBZ/km 相关系数 F检验 F0.05 是否通过检验 回归方程
    H20 dBZ < 11.5 0.804 174.041 3.95 R=(1.168×108)+(6.133×106)F
    11.5≤H20 dBZ < 13.5 0.588 43.830 3.97 R=(2.522×108)+(6.572×106)F
    H20 dBZ≥ 13.5 0.663 71.500 3.95 R=(3.377×108)+(4.893×106)F
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    表  7  不同f12 km分类总闪对应降水量的统计值

    Table  7  Statistics of rain yields per flash based on the classification of f12 km

    f12 km/dBZ 最小值
    /(105 kg·fl-1)
    最大值
    /(107 kg·fl-1)
    算术平均值
    /(107 kg·fl-1)
    累积百分比分布/(106 kg·fl-1)
    5% 95% 25% 75%
    f12 km < 25 1.84 4.81 1.43 1.29 45.20 5.89 39.40
    25≤f12 km < 35 37.00 7.85 2.26 4.65 60.60 9.05 30.80
    f12 km≥35 14.10 9.36 1.91 2.28 65.70 6.11 21.40
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    表  8  不同f12 km分类下总闪频次和对流降水量的线性拟合关系

    Table  8  Linear fitting between total lightning frequency and convective precipitation based on the classification of f12 km

    f12 km/dBZ 相关系数 F检验 F0.05 是否通过检验 回归方程
    f12 km < 25 0.597 54.879 3.95 R=(1.302×108)+(5.988×106)F
    25≤f12 km < 35 0.609 66.011 3.93 R=(2.749×108)+(5.704×106)F
    f12 km≥35 0.375 14.518 3.96 R=(5.360×108)+(1.912×106)F
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    表  9  不同V40/30分类下总闪对应降水量的统计值

    Table  9  Statistics of rain yeilds per flash based on the classification of V40/30

    V40/30 最小值
    /(105 kg·fl-1)
    最大值
    /(107 kg·fl-1)
    算术平均值
    /(107 kg·fl-1)
    累积百分比分布/(106 kg·fl-1)
    5% 95% 25% 75%
    V40/30 < 0.39 1.84 6.11 1.52 1.25 48.70 5.74 19.50
    0.39≤V40/30 < 0.48 22.40 5.57 1.58 3.72 36.20 7.25 21.20
    V40/30≥0.48 18.10 9.09 2.56 3.59 68.90 7.78 39.90
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    表  10  不同V40/30分类下总闪频次和对流降水量的线性拟合关系

    Table  10  Linear fitting between total lightning frequency and convective precipitation based on the classification of V40/30

    V40/30 相关系数 F检验 F0.05 是否通过检验 回归方程
    V40/30 < 0.39 0.750 154.374 3.92 R=(5.889×107)+(9.230×106)F
    0.39≤V40/30 < 0.48 0.596 54.102 3.97 R=(3.133×108)+(4.399×106)F
    V40/30≥0.48 0.663 71.500 3.95 R=(4.289×108)+(3.945×106)F
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-05
  • 修回日期:  2013-09-16
  • 刊出日期:  2014-01-31

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