大氣不穩(wěn)定度參數(shù)與閃電活動的相關性

大氣不穩(wěn)定度參數(shù)與閃電活動的相關性

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1、大氣不穩(wěn)定度參數(shù)與閃電活動的相關性1.700-400hPa平均相對濕度可以看出,無閃電活動和有閃電活動的700400hPa中層濕度值的范圍均較大。無閃電活動的平均濕度為47.97%,80%的無閃電活動分布在濕度為20%-85%之間,濕度位于90%以下的約占95%;對應的有閃電活動的平均濕度為57.53%,80%分布在濕度為33%-83%之間,約95%分布在濕度值為30%以上。可以看到,700-400hPa的平均相對濕度值與閃電活動的相關性比較差。但是,在濕度Uw<30%以下,無閃電活動的幾率明顯較高

2、,有28.10%的無閃電活動和5.9%的有閃電活動出現(xiàn)在這個范圍,預報無閃電發(fā)生的幾率為81.13%。2.潛在-對流性穩(wěn)定度指數(shù)潛在-對流性穩(wěn)定度指數(shù)的表達式為:ILC=IL+IC=(Tv500’-Tv0)+(Tv500-Tv850),其中IL=Tv500’-Tv0,是潛在性穩(wěn)定度指數(shù);IC=Tv500-Tv850,是對流性穩(wěn)定度指數(shù)。Tv500’表示500hPa飽和濕靜力溫度,Tv0表示地面濕靜力溫度,Tv500為500hPa濕靜力溫度,Tv850為850hPa濕靜力溫度。其中,濕靜力溫度的公式為

3、式中Tv,T可以同時采用絕對溫標,也可以同時采用攝氏溫標。假定空氣飽和的濕靜力溫度稱為飽和濕靜力溫度,即把右端第三項的比濕改為飽和比濕:飽和濕靜力溫度純屬假設出的一個濕特征量,不能用任何的物理過程達到。它表示了在某一層下,氣塊濕靜力能量儲存的限度,飽和濕靜力溫度的這一性質,在對流天氣分析預報中非常有用。潛在性穩(wěn)定度考慮的是一小塊空氣上升,其周圍空氣沒有變化的情況,對流性穩(wěn)定度是考慮整層空氣抬升得到的,從實際情況出發(fā),常常把兩者結合起來,也稱作位勢穩(wěn)定度指數(shù)。潛在一對流性穩(wěn)定度指數(shù)的穩(wěn)定性判據(jù)為ILC

4、<0不穩(wěn)定;ILC=0中性;ILC>0穩(wěn)定.圖3和表2是潛在一對流性穩(wěn)定度指數(shù)的統(tǒng)計分析結果??梢钥闯觯瑹o閃電活動ILC的平均值為6.70,其中有69.93%處于ILC>0的穩(wěn)定狀態(tài)中,近90%集中在IILC>-10的范圍,約95%集中在ILC>-12的范圍,而整個無閃電活動的大約80%主要集中在-10-28之間;有閃電活動的ILC的平均值為-5.52,大約76.92%處于ILC<0的不穩(wěn)定狀態(tài),近90%的有閃電活動集中在ILC<7的范圍,約95%以上的有閃電活動集中在ILC<10的范圍,而整個有閃

5、電活動的大約80%主要集中在-18-11之間。無閃電活動的ILC分布范圍要比有閃電活動廣。對應的通過計算得出,在ILC<0的情況下,出現(xiàn)閃電活動的幾率約為75.27,而在ILC>0的狀態(tài)下,不出現(xiàn)閃電活動的幾率約為71.81%。如果我們以士10作為補充閾值參考,可知當ILC<一10時,出現(xiàn)閃電活動的幾率是78.38%,當ILC>10時,不出現(xiàn)閃電活動的幾率為84.375%,士10的值可作為預報的一種補充判斷。3.抬升指數(shù)抬升指數(shù)的定義為在500hPa處,環(huán)境溫度和一氣塊從1000hPa絕熱上升到50

6、0hPa處的溫度的差值,它體現(xiàn)了500hPa處大氣不穩(wěn)定的強弱。對應公式為LI=Tp500一Te500,式中Tp500表示500hPa處氣塊溫度,即狀態(tài)溫度;Te500表示500hPa處的環(huán)境溫度。由定義可以看出,LI>0,不穩(wěn)定;LI=0,中性;LI<0,穩(wěn)定。抬升指數(shù)的統(tǒng)計分析結果如圖4和表3所示。可以看出,有閃電活動時,有78.02%集中在LI>0的不穩(wěn)定狀態(tài)中;而在無閃電活動中,有64.05%集中在LI<0的穩(wěn)定狀態(tài)中。對應的,我們可以計算出在LI>0的不穩(wěn)定狀態(tài)時出現(xiàn)閃電活動的幾率為78.

7、02%;而在LI<0的穩(wěn)定狀態(tài)時,無閃電活動的幾率為71.O1%。若以士3的值作為輔助參考,可以發(fā)現(xiàn),在LI<-3時,不發(fā)生閃電的幾率達到76.69%;在LI>3時,發(fā)生閃電的幾率達到78.31%。表3抬升指數(shù)分析結果Table3Analysisresultsofliftedindexes關于抬升指數(shù)的一些參數(shù)無閃電活動有閃電活動最大值/K8.838.91最小值/K-14.81-7.3平均值/K-1.521.96L1<0所占的比例/%64.0521.98LI>0所占的比例/%35.9578.02LI

8、<0出現(xiàn)對應現(xiàn)象的可能性/%71.O128.99LI>0出現(xiàn)對應現(xiàn)象的可能性/%27.9272.08LI<-3出現(xiàn)對應現(xiàn)象的可能性/%79.6920.31LI>3出現(xiàn)對應現(xiàn)象的可能性/%21.6978.314.對流有效位能對流有效位能的定義為CAPE=,其中,Tv表示虛溫;下標e,p分別表示環(huán)境與氣塊有關的物理量;ZLFC為自由對流高度,是Tvp-Tve由負值轉正值的高度;ZEL為平衡高度,是Tvp-Tve由正值轉為負值的高度;其余為常用符號。從幾何意義上來說,對流有

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