西北太平洋台风演变过程中的闪电活动特征研究

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对台风中闪电活动规律的进一步认识,有助于人们发掘其在台风预警工作的潜在价值。本文利用2011~2018年WWLLN闪电资料,结合热带气旋最佳路径数据集资料,对西北太平洋台风演变过程中的闪电活动特征进行了研究。主要研究内容包括:台风沿途产生闪电的空间分布及变化特征;台风闪电的径向、方位分布及形态、能量及其与风暴强度、强度变化的可能联系。并从典型个例入手,探究闪电演变与对流、环境因子的具体关系。得到的主要结论如下:(1)台风系统沿途产生的闪电在地理空间上分布不均匀,在临近菲律宾以及进入南海(约122°E)后闪电活动较为强烈,在温带区域(高于26°N)台风闪电活动会急剧减少。有利于台风产生和发展的动力、热力条件的季节变化,并最终导致冬、夏半年台风沿途产生闪电的经、纬向分布出现明显差异。相比之下,冬半年台风闪电活动明显更加靠近赤道,少有台风能从南海穿越并登陆。(2)分三个区域:热带开放海域,临岸,进入南海后,对比台风系统、内核闪电活动的径向、方位分布特征差异。结果显示:地形环境在很大程度上影响了闪电活动的径向、方位分布。在临近菲律宾、台湾以及进入南海之后外雨带闪电活动出现1.2~5倍的增长,内核闪电活动则出现了不同程度的减弱,并致使闪电(外雨带、内核)在方位上高度不对称。台风处于热带开放海域时,整体、内核闪电活动的径向、方位、能量分布存在着明显的阶段性(TDTS-C1C2-C3C5)差异。因此,闪电活动特征(径向、方位、能量)可作为台风所处强度的评估指标。(3)外雨带、内核闪电在风暴强度变化预测工作方面有着不一样的价值。将样本限制在热带开放海域时,台风强度步入减弱前,内核闪电活动最为活跃,而外雨带则较弱;步入增强状态前(缓慢增强、快速增强)外雨带闪电活动相对活跃、而内核闪电活动相对较弱。且增强前(缓慢增强、快速增强)外雨带闪电活动集中在台风前侧、减弱时集中在后方,表明前方是否存在利于外雨带强对流生成的海面环境,决定了台风将步入何种变化阶段。内核闪电更容易出现在左侧,且未呈现出与强度变化相关的显著差异。对于快速增强,外雨带闪电在所有提前滞后时间轴上均高于减弱,而内核闪电活动对快速增强、减弱却提前做出了相反的变化。快速增强发生前后,内核闪电逐渐向内集中,表明内核闪电、对流活动能提前对眼区结构组织化提供指示。减弱前相对对称的内核闪电分布意味着台风强度接近极限。(4)超强台风‘莫兰蒂’、‘山竹’中闪电活动(雨带、内核)的时空演变特征存在异同。两例超强台风均在快速增强期间,内核区域出现了多次闪电爆发。而闪电爆发均处在环境垂直风切变减弱、对流的加深、海表温度相对较高的时间段。因此,闪电爆发现象可能还包含了台风途经区域环境因素变化的信息。微波观测发现两例超强台风中闪电成簇的集中在亮温低于210K区域,表明闪电的增多通常预示着台风局部冰相粒子的增加。并且内核闪电活动的分布可在一定程度上反映眼区对流活动的分布状态以及风眼的动态变化过程。
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