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东北冷涡下两次雷电过程特性对比分析 冯民学1,2 ，钟颖颖1 ，王业成3 ，焦雪2，徐彬彬3 （1． 南京信息工程大学 大气物理学院，江苏 南京210044； 2．江苏省防雷中心，江苏 南京210009； 3． 南京市气象局，江苏 南京 210009） 摘要：利用卫星、闪电和电场等资料对 2009年6月江苏的两次受东北冷涡影响所致的雷电过程进行对比分析，探讨了发生雷电过程的天气形势和卫星产品等对强对流天气的指示作用，初步得出了同一环流背景下的两次雷电过程的特征：两次雷电过程都具备了较好的不稳定条件，但由于能量分布的差异，过程影响范围有所不同；5日雷电过程伴随冰雹，其正闪比明显高于只有闪电发生的21日；相当黑体亮度温度高低预示着对流活动活跃程度，大部分闪电分布在云顶温度低值区，或者温度梯度较大的对流旺盛区域；两次过程电场快变抖动都提前于地闪发生。 关键词：对比分析； 卫星资料； 雷电过程；冷涡 ；电场 中图分类号：P427.3 文献标识码：A 文章编号：1000-811X(2010)04-0000-00 引言 2009年6月5日和21日，受东北冷涡和高空槽的影响，江苏地区出现了两次较大范围的强降水过程和强雷暴天气。两个过程影响都在午后到晚上，并且发生了密集的闪电。 江苏省位于江淮下游，地势低平。全省为暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候，是冷暖气流频繁交汇的地带。江苏省雷电主要集中在夏季的6～8月份，其中7月份是雷暴高发期，出现雷电的次数最多[1]。这主要是因为夏季地面温度高，若高空有冷气流入侵，只要有较好的触发机制，就很容易产生强对流天气。因此本文使用卫星资料、江苏省气象部门闪电定位仪的数据以及南京信息工程大学研制的电场仪数据等对6月的两次同一形势所致的雷电天气发生机制进行对比分析，寻求雷电天气的普遍特征和差异，可以为以后雷电天气的研究提供一些帮助。 1天气形势分析 从2009年6月5日08时500hpa天气图（图略）上可知，在东北地区有一明显的冷涡存在，其后部有明显的冷空气不断旋转南下，江苏正好处于槽后的西北气流里，冷平流影响全省，并且200hpa高空图上西北急流明显。午后地面升温显著，上下层温差进一步加强，利于对流性天气的发生，地面图上在河南陕西有低值系统东伸，在江苏淮北和沿江有明显暖式切变，地面存在明显的对流触发机制。21日500hpa高空图上东北冷涡依然明显， 500hpa河南上空浅槽逐渐东移，700hpa和850hpa也有高空槽东移南压，并有明显的冷平流，地面温度在午后较高，并且从当时的水汽通量图可知江苏上空有来自西南方向和南部的充足水汽供应，形成上干下湿的不稳定气层[2]，同时淮河以南有弱的风切变，利于对流性天气的发生。两个强雷电过程都是高空有冷平流，地面午后受日射而强烈加热，在近地层形成不稳定的层结，使对流抬升，从而得到发生发展，但这两次过程的热力条件、层结不稳定度还是有一定差异的。 2不稳定指标分析 K指数是描述大气稳定度和暖湿程度的一个综K值越大表示大气[3]。K指数中心位于苏南沿海地区，中心值为34℃，大部分地区K指数都大于20℃，这个时候的K值不是太大，没有达到李勇[ 4]研究得出的Ⅰ区5-9月雷暴天气的30℃～40℃，主要原因可能是因为探空资料的时间尺度差，20时当天的雷电过程已基本结束，能量得到了释放。而图1b中显示21日20时江苏大部分地区K值都达到40℃，表示层结相当不稳定，已经积聚了大量能量。可见5日雷电过程全省的能量条件在这个时候没有21日好。 沙氏指数(SI)是衡量大气稳定度的重要判别指标[ 5]，指小块空气由850百帕干绝热地上升到抬升凝结高度(LCL)，然后再按湿绝热线上升到500百帕，在500百帕上的大气实际温度( T500) 与该上升气块到达500百帕温度( Ts) 差值，即SI=T500-Ts。如果气块温度Ts小于环境温度T500，则SI 0℃ 表示气层较稳定；反之，SI 0℃ 表示气层不稳定，负值越大，气层越不稳定[ 6]。从图1c可知6月5日江苏西南部地区SI-3℃，层结非常不稳定，有利于当天雷电的产生。图1d中显示21日江苏大部的沙氏指数都小于0，西南部有一–4℃的低值中心。江苏西南部5日的层结相对不稳定，而21日整个江苏尤其是苏南的层结都不稳定。 6月5日，21日都已具备了发生雷电天气的水汽条件、抬升力条件和不稳定层结，但由于能量分布的差异，两次雷电过程主要影响范围还是有一定区别的。 图1 2009年6月5日、21日20时K指数(a,b) (单位：℃)和沙氏指数(c,d)(单位：℃) 3闪电活动分析 表1为统计的6月两次雷电过程中发生的闪电情况。6月5日江苏各市雷电总闪数最大值在淮安，达到623 次，最小值在徐州，有89次。闪电强度正闪最大值在徐州，强