登陆热带气旋内核和外雨带闪电的大尺度环境特征
编号:79
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更新:2026-03-23 09:10:10 浏览:43次
特邀报告
摘要
每年登陆中国的热带气旋(TC)会带来闪电等强对流活动,而内核与外雨带活跃闪电的发生对TC强度的影响、及其所处的大尺度环境并没有系统的研究,这限制了我们对于登陆中国的TC中活跃闪电爆发的评估能力,同时内核对TC登陆过程的强度变化是否具有指示作用也尚未定论。本研究利用2010–2022年全球闪电定位网数据(WWLLN)、中国气象局(CMA)TC最佳强度和路径数据以及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA5再分析资料,构建了包含84个登陆TC的“台风-闪电-环境场特征数据集”。按照内核和外雨带闪电频次,分别定义前10%为活跃内核样本(IIC)和活跃外雨带样本(IOR)。
通过对比两类样本的时空分布特征和热力–动力场特征,揭示造成TC不同区域闪电多发的成因和大尺度环境特征差异。结果表明,内核活跃闪电密度大于外雨带活跃闪电密度。内核活跃闪电集中在下左(Down-Left)切变象限,而外雨带活跃闪电更倾向于分布在下右(Down-Right)切变象限。内核活跃闪电的发生可以在一定程度上预示TC的增强。IIC发生后6h TC风速增加(△V6 > 0 m/s)的概率为72%,且有4%的比例达到近海快速增强(△V6 > 5m/s)。两类样本的大尺度环境特征差异显著,当内核发生活跃闪电时,TC中心与副高边缘距离稍远,TC环境相对湿度较大,内核活跃闪电区的RH可达75%,环境条件中更加充足的水汽是TC登陆过程中引发内核活跃闪电活动的一个主要原因。外雨带活跃闪电的发生比内核更依赖于大尺度环境场的高对流有效势能(CAPE),同时对流抑制(CIN)值也更高。中等强度(5–10 m s-1)的垂直风切变会导致TC倾斜和不对称性增强,外雨带中可能形成更强的水平辐合,从而增强局部对流和闪电活动。而内核在强垂直风切变(>10 m s-1)下仍有35%的概率发生活跃闪电,外雨带则只有19%的概率。
热力环境因子(CAPE、K指数)、动力环境因子(垂直风切变、散度)均显示在下切变处达到最大值,表明了环境变量高值区与闪电活跃区的空间一致性以及环境特征对闪电活跃的影响。研究结论不仅能够为内核活跃闪电与外雨带活跃闪电在灾害性天气监测中的应用提供了参考,同时对闪电观测资料在不同大尺度环境条件下对热带气旋强对流以及热带气旋强度变化监测和预警中的应用具有重要参考意义。
稿件作者
张梓瑜
中国气象科学研究院;灾害天气科学与技术全国重点实验室
张文娟
中国气象科学研究院;灾害天气科学与技术全国重点实验室;中国气象局雷电重点开放实验室
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