第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究叢書(shū)

青藏高原雷暴與閃電

本書(shū)系“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”之青藏高原強(qiáng)對(duì)流及閃電災(zāi)害科學(xué)考察的總結(jié)性專(zhuān)著，由參加科考的五個(gè)單位科研人員共同撰寫(xiě)。全書(shū)共10 章，主要論述拉薩和那曲外場(chǎng)觀測(cè)及其雷暴與閃電的物理特征，青藏高原及周邊地區(qū)的雷暴、閃電和強(qiáng)閃電活動(dòng)特征，高原東部地形過(guò)渡區(qū)域和川藏鐵路沿線(xiàn)的閃電活動(dòng)特征，以及西藏地區(qū)的雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)等。

青藏高原平均海拔超過(guò)4000米，是世界上海拔最高的高原。夏季風(fēng)與高原的相互作用導(dǎo)致雷暴活動(dòng)頻繁，對(duì)全球能量交換、水循環(huán)和氣候變化具有重要影響。但由于高原地形復(fù)雜、氣象觀測(cè)站點(diǎn)稀少、雷達(dá)探測(cè)受限，雷暴觀測(cè)數(shù)據(jù)嚴(yán)重匱乏，制約了對(duì)高原雷暴結(jié)構(gòu)、微物理特征及其與電荷結(jié)構(gòu)關(guān)系的深入認(rèn)識(shí)。探測(cè)手段的不足也限制了閃電預(yù)警和防治能力，影響了高原可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家重大工程建設(shè)。因此，深入研究高原雷暴的時(shí)空分布、對(duì)流結(jié)構(gòu)特征及地形影響，對(duì)理解對(duì)流機(jī)制和層間交換具有重要科學(xué)意義，也是提升強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)和防災(zāi)能力的國(guó)家重大需求。

本次科考綜合利用閃電三維定位系統(tǒng)、干涉儀、高速攝像等先進(jìn)手段，在高原中部和東南部典型區(qū)域開(kāi)展實(shí)地觀測(cè)，構(gòu)建了多參量閃電探測(cè)系統(tǒng)。研發(fā)了TDOA與EMTR相結(jié)合的VHF干涉儀定位算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)閃電弱放電源的高分辨率成像。結(jié)合多源數(shù)據(jù)形成了高原閃電綜合數(shù)據(jù)集，并通過(guò)拉薩、那曲等地的外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示了高原閃電的物理復(fù)雜性，證實(shí)高原雷暴云具有更強(qiáng)的下部正電荷區(qū)，且上下部正電荷區(qū)均參與放電，闡明了其特殊電荷結(jié)構(gòu)的成因。

科考結(jié)合衛(wèi)星遙感和地基雷達(dá)資料，通過(guò)點(diǎn)面結(jié)合的觀測(cè)方式，揭示了高原不同地形區(qū)閃電的時(shí)空分布規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，高原雷暴發(fā)生頻次較高，甚至多于同緯度東部地區(qū)，但閃電頻數(shù)較低；雷暴活動(dòng)峰值集中在東南部和中部；閃電密度自東向西逐漸遞減，東部最大，西部最小。

科考還研究了西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用及多尺度地形對(duì)閃電的影響。結(jié)果表明：閃電活動(dòng)受季風(fēng)影響顯著，西風(fēng)控制時(shí)閃電少，夏季風(fēng)控制時(shí)增多；整體呈現(xiàn)隨季風(fēng)進(jìn)退的“西進(jìn)東退”季節(jié)性特征；平坦地形更易發(fā)展強(qiáng)深對(duì)流；較低的對(duì)流有效位能、較大的垂直風(fēng)切變、干燥的中低層大氣和高云底有利于正地閃的發(fā)生。

受高原復(fù)雜地形和氣候影響，川藏鐵路沿線(xiàn)閃電活動(dòng)時(shí)空分布不均：成都—雅安段最頻繁，拉薩段次之，林芝—昌都段較少；日變化峰值多在下午，隨經(jīng)度增加而提前，但雅安—成都西段峰值出現(xiàn)在凌晨；東段閃電電流強(qiáng)度高于西段。長(zhǎng)期趨勢(shì)顯示，拉薩附近及林芝—雅安段閃電活動(dòng)增加，成都—雅安段下降。西藏雷擊傷亡事故多發(fā)生于那曲、日喀則、山南、昌都等地的野外空曠環(huán)境。

本次科考對(duì)理解高原季風(fēng)與地形對(duì)雷暴閃電的影響具有重要科學(xué)價(jià)值，為高原關(guān)鍵區(qū)和國(guó)家重大工程的雷電監(jiān)測(cè)、預(yù)警提供了科學(xué)依據(jù)。未來(lái)團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)利用先進(jìn)探測(cè)技術(shù)，結(jié)合數(shù)值模擬，研究閃電與水成物粒子的關(guān)系，推動(dòng)閃電預(yù)警預(yù)報(bào)的示范應(yīng)用，提升高原防災(zāi)減災(zāi)能力。

科考面向國(guó)家“一帶一路”倡議需求，聚焦重大工程雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警信息化建設(shè)，提升雷電、冰雹、強(qiáng)降水等多災(zāi)種和災(zāi)害鏈的綜合監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與預(yù)警能力，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家安全。

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本文摘 自《青藏高原雷暴與閃電》 （郄秀書(shū)等著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025.6），有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

(本文編輯：鄭紫宸）

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