晋城市云地闪活动与温度的相关性分析

晋城市云地闪活动与温度的相关性分析

宋方超刘强军徐建文

晋城市气象局山西晋城048000

摘要：云地闪活动的发生发展与大气温、压、湿、和降水等气象要素密切相关。晋城市地处黄土高原南端，境内山地众多，山地面积约占全市土地总面积的80%以上，研究该区域温度对闪电活动的影响，意义重大。本文利用2014-2016年闪电定位资料及温度资料，分析了晋城市闪电频次、闪电强度与不同高度温度的关系。

关键词：云地闪活动；温度；相关性分析

1闪电与地面温度的月变化比较分析

晋城市闪电频次与温度月变化趋势比较一致，夏季温度最高，闪电活动也最频繁，正负闪各占全年总闪的30%-40%，当温度随季节下降时，闪电次数也明显下降。闪电活动在秋季(9、10、11月)己经骤减至几乎为0时，温度也在持续降低，并在1月达到其最低值：春季开始气温回升，闪电活动开始剧烈增加直至7、8月的峰值。正、负闪电活动变化趋势与温度很相似，温度变化曲线较闪电月变化曲线有所提前。

地面温度与闪电强度的变化差异较大。9、10、11、12温度较低，但是闪电强度较小，正负闪强度峰值均出现在10月；6、7、8月温度较高，但是闪电强度却是谷值，两者无明显关系。

2闪电与地面温度的逐日变化特征分析

2.1闪电频次与地面温度的逐日变化的比较分析

2014年8月1日－3日、8月13日到17日、8月21日－27日闪电频次均超过1000次；2016年8月9日－11日、8月26日－29日闪电频次也超过1000次。闪电频次与地面温度月变化分析中，闪电频次呈现出随温度升高而增加，随温度降低而减小的趋势。2014年8月地面温度与闪电频次逐日对比表现出闪电频次与地而温度的变化并不一致，地面温度在8月3日却是全月次谷值，2014年8月闪电发生的另外两次峰值，分别为8月21日和8月26日，而8月21日和8月26日构地面温度却有与地面温度的小峰值对应，与2014年类似，闪电发生频繁的时候，地面温度与无闪电发生时的地面温度无明显对应关系。2014-2016年8月有闪电时时平均地面气温分别为：32.3℃、31.4℃、33.9℃；无闪电时平均地面气温分别为：32.8℃、32.1℃、33.6℃，由此也很难寻找到闪电发生频次变化与地而温度变化的相关性。

2.2闪电强度与地面温度的逐日变化比较分析

地面温度的变化与闪电强度无明显联系，闪电强度较高时段的地面温度与闪电强度较低或无闪电时的地面气温没有多大差异。前节中季节强度分析中，各季节85%以上的闪电强度小于60KA，因此本文以60KA为分界，统计闪电强度60KA以上时的平均气温以及60KA以下的平均气温。经统计，2014－2016年8月闪电强度大于60KA时平均地面气温分别为：32.8℃、32.3℃、33.7℃；小于60KA时平均地面气温分别为：33.1℃、30.6℃、32.6℃。

3闪电与高空温度月变化比较分析

3.1闪电频次与高空温度的月变化比较分析

晋城市闪电频次与各百帕高度温度的月变化曲线比较相似。1-8月，温度和闪电频次逐月上升，在8月达到峰值，夏季温度最高，闪电活动也最频繁，8月后温度随季节猛降，闪电次数也明显下降。闪电活动9、10、11月几乎为0，温度也在持续降低，在12或1月达到其最低值。7月下旬开始到8月是晋城强雷暴和强降水明显增多，闪电也呈现出高发态势。9-12月大气转冷，冷空气不断南下，空气湿度减小，对流不易形成，闪电活动极少。

3.2闪电强度与高空温度的月变化比较分析

1-3月300hpa气温与闪电强度均缓漫上升；4-8月温度继续上月正闪强度呈现下降趋势，负闪缓慢上升。温度在8月达到峰值，闪电强度却较小，正闪更是降至谷值。9-12月，温度持续下降，而强度则上下起伏。

温度除了9-10月与强度同时下降外，其它各月都与闪电强度呈相反变化，10OOhpa温度比300hpa温度变化剧烈，与闪电强度的负相关也更明显。

700hpa，800hpa高度温度与闪电强度的变化与300hpa类似，都和闪电呈现明显的负相关。

4闪电与高空温度的逐日变化特征分析

4.1闪电频次与高空温度的逐日变化特征分析

各高度温度变化平缓，无明显起伏变化。2014年8月无闪电发生时300hpa、500hpa、00hpa、850hpa的平均温度分别为-30ºC、-4ºC、11ºC、21ºC。而闪电高发时段这几个高度的平均温度分别为-29.7ºC、-4.2ºC、10.8℃、20.7ºC，与没有发生闪电时的温度无明显区别，与2014年类似，2015年、2016年8月闪电高发的时段，其300hpa、500hpa、700hpa、850hpa温度与无闪电时也无明显区别。

4.2闪电强度与高空温度的逐日变化特征分析

闪电强度的逐日变化与温度也无明显联系，2014年8月大闪电强度大于60KA时，300hpa，500hpa，700hpa，850hpa平均温度分别为-28℃、-5.1℃、11.3℃、22.1℃，闪电强度小于60KA时的平均温度分别为-27.3℃、-4.8℃、11.1℃、22.3℃，两者无明显区别。2015年与2016年情况与2014年基本类似，闪电强度逐日变化与温度无明显联系。

5闪电与温度的相关性分析

5.1闪电频次、强度与不同高度温度的相关性分析

三年月平均地面温度与闪电频次百分比的相关系数为0.71，且通过了95%置信区间。2014年-2016年各月的相关系数分别为:0.71,0.67,0.61，也都通过了95%置信区间。说明闪电频次与地面温度的月变化相关性较好。

各高度月平均温度与闪电频次比例呈正相关关系，且相关性较好，随着高度减小，相关系数逐渐增加。其中850百帕温度与闪电的相关性最好，相关系数0.72。

闪电强度与温度的相关性不显著，300hpa高度的温度与闪电强度有负相关关系，其它高度段温度与闪电强度呈正响应，但是系数很小，相关系数随高度的降低而略微增加。地面温度对闪电强度的响应较好。

5.2显著性差异分析

统计学中，一般认为概率小于0.05或0.01的事件为小概率事件，所以在小概率原理基础上建立的假设检验也常取a=0.05和a=0.01两个显著水平。

取2014-2016年8月逐日有闪电发生时和无闪电发生时候的地面温度为对比数据进行双样本等方差假设T检验，通过分析，对比数据双样本等方差假设T检验P值远大于0.05，从而得出结论:有闪电发生时地面温度与无闪电发生时地面温度未发现有显著性差异。

与地面温度分析类似，分别选取有闪电发生时和无闪电发生时候的高空温度为对比数据进行T检验。

得出各一百帕高度的P值均远远大于0.05，说明有闪电发生时地面温度与无闪电发生时高空温度无显著性差异。

选取闪电强度大于60KA时平均温度与闪电强度小于60KA时平均温度作为对比数据进行T检验。得出各高度闪电强度大于60KA时的平均温度与闪电强度小于60KA时的平均温度无显著性差异。

参考文献：

[1]陈渭民.雷电学原理[M].第二版.北京:气象出版社，2006.

[2]肖稳安，张小青.雷电与防护技术基础[M].:气象出版社，2006.

作者简介：宋方超（1980-）女，汉族，山东省文登人，本科学历，工程师，从事气象信息与技术保障工作。