海南雷暴分布特征及形成条件分析

论文摘要

雷暴天气作为中小尺度的强天气现象,其预报准确率的提高仍是世界范围内的一大难题。IPCC指出,包括雷暴在内的中小尺度强天气现象的变化规律研究明显不足。海南岛位于中国的最南端,四面环海,属亚热带季风气候区,雷暴天气发生极为频繁,是全国著名的“雷都”之一,每年因雷击造成人员伤亡、财产损失在全国名列前茅。但迄今为止,有关海南岛雷暴方面的研究工作尚少。了解海南雷暴时、空分布规律和气候变化特征,掌握分布规律和气候变化的可能原因,找出雷暴发生的局地大气条件,对提高海南雷暴天气的预报和预警、防止或减少因雷暴灾害带来的损失有重要的现实意义。另外,海南的文昌是未来的航天发射基地,对雷暴天气的预报有着特别的要求,全面研究海南地区雷暴天气活动规律也是卫星能够安全发射的必要前提条件。本文采用1966-2005年之间,从海南省18个测站地面观测资料中提取出来的逐日雷暴观测资料、海口和三亚2个测站1980-2004年5-9月08时探空资料及1966-2005年NCEP再分析资料,利用气候统计方法和EOF方法研究了海南雷暴的时、空分布规律和雷暴日数的气候变化特征,并结合温度、地形和辐射资料（从2004-2006年5-9月海口和三亚两个站月辐射报表中提取）分析雷暴分布规律的可能原因及利用合成方法分析大气条件的变化特征,从而揭示雷暴日数气候变化特征的可能原因;利用探空资料计算各类物理量指标,按未来12小时有、无雷暴进行分类,比较两种情况下各类物理量指标的数值分布,总结雷暴发生的局地大气条件。本文主要得出以下结果:（1）海南省雷暴的空间分布表现出与全国大部分地区雷暴总体南多北少分布相反的特性,北部地区雷暴比南部地区多;三亚为全省雷暴天气最不活跃地区,日变化表现出与其它地区相反的特性,夜间雷暴活动较白天更为活跃。（2）海南岛北部内陆地区和西部地区,局地热对流和雷暴活动密切相关;海南岛太阳总辐射很大程度上影响着雷暴季节分布;辐射对雷暴日变化特征的作用在海口地区表现明显。（3）地形对海南雷暴空间分布有一定影响,五指山区的北缘和西缘是雷暴的高值区,五指山区的雷暴活动明显强于周边地区;对雷暴日夜分布也有一定的影响,五指山及以北的地区尤为典型。（4）海南夏季,海陆风辐合切变易导致雷暴天气的发生。北部和西部地区,雷暴主要出现在午后,常为偏北海风与环境偏南风的辐合所致;而在以三亚为代表的岛南部地区,雷暴却在夜间更为活跃,主要为夜间偏北陆风与环境偏南风的辐合所致。（5）海南地区近40年来年雷暴呈明显减少趋势。雷暴偏多年,低纬地区的500hPa位势高度场出现大范围的负距平,夏季副高很弱,位置偏东;海平面气压场存在低压中心;西南季风更为旺盛;水汽输送条件更好。（6）海南地区近40年大气稳定性减弱,从预报角度来讲,这有利于雷暴天气的发生,但实际上近40年来海南雷暴呈减少趋势。可能原因为大尺度环流背景对海南雷暴活动的影响起主导作用,局地对流等中小尺度条件起相辅作用。（7）从局地物理量指数诊断来看,雷暴发生前,所有指数都反映出与无雷暴时不同的特点,利用这些指示可以作为雷暴潜势预报的参考。不稳定条件越好（SI、LI值越小,CAPE值越大）,对流能量越高（热力指标K、mK、TT越大）,水汽越多（DCI、PW越小）,综合指标SWISS越小,雷暴发生的可能性越大。本文的研究结果对海南省地基闪电业务探测网的布设和使用有重要的指导意义,对于热带地区雷暴天气的发生发展具有一定指示和预报意义,在热带地区具备良好的推广和应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究的重要意义
• 1.2 国内外雷暴研究现状和进展
• 1.2.1 雷暴的气候特征及大气环流背景
• 1.2.2 局地气象要素与雷暴活动的关系
• 1.3 本文主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 资料来源与研究方法
• 2.1 资料的选取
• 2.1.1 雷暴资料
• 2.1.2 地形资料与辐射资料
• 2.1.3 探空资料
• 2.1.4 大气格点资料
• 2.2 计算方法和分析方法
• 2.2.1 大气层结稳定度的计算方法
• 2.2.2 经验正交分解方法
• 2.2.3 差异显著性检验t统计量的计算方法
• 2.2.4 对流物理量计算方法
• 2.2.5 各区域代表站的选取
• 参考文献
• 第三章 雷暴时空分布特征
• 3.1 引言
• 3.2 雷暴的空间分布
• 3.2.1 全年分布
• 3.2.2 季节分布
• 3.2.3 不同天气型分布
• 3.3 雷暴的时间特征
• 3.3.1 年变化特征
• 3.3.2 日变化特征
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 雷暴时空分布特征的可能原因分析
• 4.1 引言
• 4.2 日最高气温与雷暴
• 4.3 辐射与雷暴
• 4.3.1 总辐射与雷暴
• 4.3.2 辐射日变化特征与雷暴
• 4.4 地形作用
• 4.4.1 对雷暴空间分布影响
• 4.4.2 对雷暴日变化的影响
• 4.4.3 局地锋区
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 雷暴日数的气候变化特征及可能原因分析
• 5.1 引言
• 5.2 雷暴日数的年变化
• 5.2.1 雷暴日数距平年变化
• 5.2.2 EOF分析年序列特征
• 5.3 大气条件诊断
• 5.3.1 雷暴偏多年和偏少年大尺度环流背景
• 5.3.1.1 500hPa高度场
• 5.3.1.2 700hPa高度场、流场及全风速
• 5.3.1.3 850hPa高度场、流场及全风速
• 5.3.1.4 海平面气压场
• 5.3.2 1966-1982年和1983-2005年两个时段大气环流及大气稳定度比较
• 5.3.2.1 大气层结稳定度的变化
• 5.3.2.2 700hPa高度场差异
• 5.3.2.3 850hPa流场差异
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 雷暴与局地大气条件
• 6.1 引言
• 6.2 对流物理量的选择和资料说明
• 6.3 候雷暴与对流物理量的相关分析
• 6.4 有无雷暴日物理量指标分布比较
• 6.4.1 海口地区
• 6.4.2 三亚地区
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结果与讨论
• 7.1 主要结果
• 7.2 存在的问题和讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 攻读硕士学位期间主要参与的科研活动及研究成果:
• 致谢