摘要：本文根据遂川县气象局1998-2018年人工观测雷暴日、降雨资料和2008年-2018年闪电定位资料，分析得出：遂川县大部分地区总地闪密度为3~6次/(a﹒km2)。21年来，总雷暴日与总降雨日的逐月分布相关性较好，相关系数为0.50；雷暴与降雨的相关性逐月分布特征明显，其中秋冬季雷雨日概率接近100%，夏秋季雷雨日概率为50%左右。11年中共发生大电流地闪326次，发生电流地闪的同时出现大雨以上量级的降雨日共有133天，雷雨日概率达40.8%。
关键词：闪电定位；时间分布；空间分布；雷雨日；雨雷日
Analysis of relationship between thunderstorm and rain
in Suichuan
YAN Ziyu1,WANG Zibo2,Shuai Chuan3,Han Xiao2
（1 Ji'anxian Meteorological Bureau of Jiangxi Province, Jiangxi Ji'an 343100; 2 Suichuan Meteorological Bureau of Jiangxi Province, Jiangxi Ji'an 343900; 3 Jinggangshan Meteorological Bureau of Jiangxi Province, Jiangxi Ji'an 343600）
ABSTRACT
Thisarticleisbased on the artificial observation of thunderstorm days and precipitationdata during 1998-2018,and lightning positioning data during 2008-2018fromSuichuan Meteorological Administration.The analysis shows that the total ground flash density in most areas of Suichuan County is 3 to 6 times/ (a﹒km2). In the past 21 years, the monthly distribution of total thunderstorm days and total precipitation days exists a good correlation, with a correlation coefficient of 0.50; The correlation between thunderstorm and rainfall is obvious monthly. The probability of thunderstorm days is close to 100%in autumn and winter, and it’s about 50% in summer and autumn. There had 326 times high-current ground flashes during11 years, and 133 timesalongwith heavy rain or above, and the probability of thunderstorm days reached 40.8%.
Key words : Lightning location,Temporal distribution,Spatial distribution,
1 引言
雷暴是发展旺盛的强对流现象，是伴有强风骤雨、雷鸣闪电的积雨云系统的统称。[1]
遂川是雷电灾害发生的重灾区之一，年平均雷暴日数68天。自2015年以来，共发生雷击事故6起，造成人员死亡2人，伤 5人，损毁建筑物12栋，损毁电子通讯设备18件，造成经济损失估算为60万元。尤其是2019年，全县雷暴日数高达92天，较年平均偏多17.8%，落雷12536次，共发生雷击事故4起，造成人员死亡2人，伤5人。同时遂川也属于地质灾害高易发区，短时强降水、暴雨等天气过程易引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
分析遂川县雷暴与降雨的关系，为提高普通降水与雷雨预报准确性，提高雷电预警服务的质量提供了一定的气候背景，可降低雷暴与强降水给人们生活和旅游业、交通、电力等领域造成的各方面损失。
2 遂川县雷电活动空间分布特征分析
图1为2008年-2018年遂川县总地闪空间密度分布图，是采用GrADS软件绘出网格为1km*1km上11年的闪电数据。遂川县大部分地区总地闪年密度为3~6次/(a?km2)，总地闪密度高值区出现在泉江、衙前、于田和枚江总地闪密度为6~6.5次/(a?km2)，其次是大坑、珠田和草林，总地闪密度为5.5~6次/(a?km2)。
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图1 2010年-2018年遂川县总地闪空间密度分布图
3 雷暴与降雨的相关性分析
雷暴的出现带来强降水、大风等，一般紧接着强烈雷鸣之后，常有倾盆大雨。[1]雷暴活动与降雨关系密切，国内外不少学者对此作了研究。20世纪60年代，人们就观测到闪电以后降雨有猛增的现象。[2]本文利用遂川县1998年-2018年的人工观测雷暴日、降雨的资料，统计了21年的总雷暴日与总降雨日逐年、逐月分布特征。
根据Pearson相关系数计算方式
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取值范围两者相关系数0.2-0.4为弱相关，0.4-0.6中等程度相关，0.6-0.8强相关。
如图2，雷暴日和降雨日各年分布不均，年总降雨日在150~250天之间，平均值为201天/年，年总雷暴日在40~100天之间，平均值为58天/年，两者相关系数只有0.06，相关性较差。
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图2 总雷暴日、总降雨日逐年分布图 图3 总雷暴日、总降雨日逐月分布图
如图3，月雷暴日1-8月呈逐渐上升趋势，9-12月呈下降趋势，8月雷暴日达到峰值，21年来共有269天。月降雨日3-6月和8月较多，达到400天以上，10-12月较少，低于300天。符合遂川气候特征，春夏季雷电活动、降雨居多，秋冬季雷电活动、降雨较少。
经过回归统计发现两者相关性较好，相关系数为0.50，使用最小二乘法求出，雷暴日数（Y）与降雨日（P）的回归方程为：Y=0.6135×P-114.43。遂川县雷暴和降雨具有一定的相关性，尤其是月分布变化较为一致。因此再进一步分析两种天气发生时概率。
4 雷暴与降雨的关系分析
4.1 雷暴与各类降水量级别关系分析
由于大气环流和热力及动力条件不一样，降雨中有雷和无雷均可出现。分析降雨中有雷和无雷，特别是各类降雨量级别中有雷和无雷的情况，对气象服务和预报业务具有一定参考价值。
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如表1，全年各月都有小雨，且小雨日的分布3-9月份较多，10-2月份偏少；小雨中出现雨中有雷日的比值具有明显月分布特征，7月份最大，比值为61.88%，其次是8月份。平均值20.79%，可能是因为产生小雨的基本都是层状云降水，少对流活动，电活动弱，地面电场小，无闪电。
中雨、大雨日数呈现明显的季分布特征，春季3-5月为一次集中期，夏季6-8月为一次集中期；同时各类降水量级别中有雷比率从春季开始增加，在7、8月份达到峰值，7月的大雨中有雷比率达到81.48%，8月中雨中有雷比率达到72.22%。中大雨和对流活动密切相关，强烈的闪电活动下易出现不连续、持续时间段的强降雨过程。
暴雨日数主要集中在3-4月和7-9月，暴雨中出现雨中有雷日的比值偏高，平均值达56.57%，4月达到100%。大暴雨日数主要集中在5-9月份，大暴雨中出现雨中有雷日的比值偏高，5月达到100%。
总体来说，遂川县的逐月降雨分布特征明显，主要集中在汛期和到夏季台风期，7、8月各类降水量级别中有雷比率均高于50%，3-5月份出现大雨以上降水量级别中有雷比率较高。
表1 遂川县1998年-2018年各月、各类降水量级别出现有雷日数（单位：d）
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4.2雷暴与降雨关系时间分布特征分析
统计出1998年~2018年逐年、逐季、逐月雷暴日发生降雨（定义为雷雨日）的概率和有降雨的日子出现雷暴（定义为雨雷日）的概率，得出雷暴与降雨关系时间分布特征。
4.2.1年变化特征
近21年来遂川县雷雨日和雨雷日概率曲线波动平稳，总体趋势相反，雷暴日出现降雨的概率逐年下降，而下雨时出现雷暴的概率稍显逐年增加 。
雷雨日概率主要分布在84%-94%之间，平均为89%；最大概率为2012年的97%，全年几乎所有雷暴日都有降雨；最小概率为2018年的74%，可知历年来遂川县发生雷暴时伴随降雨的概率非常高。
雨雷日概率一般集中在22%-31%之间，平均为26%。最大概率为2004年37%，最小概率为2015年的17%。降雨时发生雷暴的概率较小，且各年分布波动较大。
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图4 遂川县1998-2018年雷雨日及雨雷日概率年变化
4.2.2 季变化特征
遂川县雷暴和降雨的分布具有明显的季节特点，从21年总的雷暴日和降雨日看出，夏季是雷暴的频繁季节，而降雨春、夏两季均较频繁。夏季雷暴占全年的56%，秋冬季雷暴较少发生。春夏两季雨水充足，秋冬易干旱。
各个季节雷暴天气伴有降雨的概率都很大，冬季最高达到100%。
雨雷日概率季节差异则非常明显，夏季的降雨51.50%伴有雷暴发生。夏季强对流天气频发，雷暴活动也非常频繁，因此夏季降雨过程有雷暴发生的概率高；春秋季冷暖交替，也易触发对流天气；冬季受冷高压控制对流天气最少。
表2 遂川县1998-2018年雷雨日及雨雷日季节分布
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4.2.3 月变化特征
如图5，遂川县各月雷雨日及雨雷日概率差异明显，两者月变化趋势基本相反。7-9月雷暴发生时伴有降雨的概率低于相对全年其他各月最低，而此时雷雨日概率却达到峰值。7月份的降雨过程发生雷暴的可能性最大，高达62%，1-2月、10-12月的降雨伴有雷暴概率比较低，而此时发生的雷暴一般都伴有降雨，概率高达100%。因为这些时候大部分降雨的热力、动力条件等不足以产生雷暴，而一旦产生雷暴，说明不稳定层结、水汽条件和抬升力条件以及具备，足以形成降水。
图5 遂川县1998-2018年雷雨日及雨雷日概率月分布图
总体来说，遂川县雷和雨的相关性更好，夏季雷暴和降雨的关系更为密切，这为使用降雨指标预报雷暴提供可能。有雷暴是一般都有降雨，而降雨时发生雷暴的概率相对较小，可能是能够产生一般性的降雨的条件还不足以产生雷暴，而能够产生雷暴的对流活动一般非常剧烈，也能产生强降水，所以雷暴与强降水有很好的对应关系。因此再进一步分析强雷暴与降水的关系。
5 大电流地闪与降雨量级的关系分析
表3 2008年-2018年大电流地闪与降雨量级分布
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如表3，利用2008年-2018年闪电定位资料和降雨资料，统计出11年中共发生大电流地闪326次，发生电流地闪的同时出现大雨以上量级的降雨日共有133天，雷雨日概率达40.8%。其中，发生大于50KA、小于75KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为42.97%，发生大于75KA、小于100KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为32.61%，发生大于100KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为54.17%。
可见强雷暴与强降水的相关性很好，大雨、暴雨、大暴雨和对流活动密切相关，强烈的雷电活动易出现在不连续、持续时间短的强降雨过程中。
6 结论
经过以上的分析得出以下结论：
（1）遂川县大部分地区总地闪密度为3~6次/(a?km2)，总地闪密度高值区出现在泉江、衙前、于田和枚江总地闪密度为6~6.5次/(a?km2)，其次是大坑、珠田和草林，总地闪密度为5.5~6次/(a?km2)。
（2）月雷暴日1-8月呈逐渐上升趋势，9-12月呈下降趋势，8月雷暴日达到峰值，21年来共有269天。月降雨日3-6月和8月较多，达到400天以上，10-12月较少，低于300天。两者相关系数为0.50，雷暴日数（Y）与降雨日（P）的回归方程为：Y=0.6135×P-114.43。
（3）逐月降雨分布特征明显，主要集中在汛期和到夏季台风期，7、8月各类降水量级别中有雷比率均高于50%，3-5月份出现大雨以上降水量级别中有雷比率较高。
（4）雷雨日概率逐年变化在84%-94%之间，平均为89%；最大概率为2012年的97%，最小概率为2018年的74%。雨雷日概率逐年变化中在22%-31%之间，平均为26%。最大概率为2004年37%，最小概率为2015年的17%。
（5）各个季节雷暴天气伴有降雨的概率都很大，冬季最高达到100%。但雨雷日概率季节差异则非常明显，夏季的降雨51.50%伴有雷暴发生，其次是春季。
（6）各月雷雨日及雨雷日概率差异明显，两者月变化趋势基本相反。7-9月雷暴发生时伴有降雨的概率低于相对全年其他各月最低，而此时雷雨日概率却达到峰值。7月份的降雨过程发生雷暴的可能性最大，高达62%，1-2月、10-12月的降雨伴有雷暴概率比较低，而此时发生的雷暴一般都伴有降雨，概率高达100%。
（7）11年中共发生大电流地闪326次，发生电流地闪的同时出现大雨以上量级的降雨日共有133天，雷雨日概率达40.8%。其中，发生大于50KA、小于75KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为42.97%，发生大于75KA、小于100KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为32.61%，发生大于100KA的地闪时出现大雨以上量级的雷雨日概率为54.17%。
参考文献
[1]陈渭民.雷电学原理[M].气象出版社，2003:223-274.
[2]李建华，郭学良，肖稳安。北京强雷暴的地闪活动与雷达回拨和降水的关系[J].南京气象学院学报，2006,29（2）：228-234
作者简介：晏子郁（1991-），女，汉族，江西省吉安市人，本科学历，助理工程师，从事县级综合气象业务工作。