太平洋和相邻陆地闪电活动时空分布特征及其与气溶胶浓度和热力因子的关系

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为了进一步阐明海陆闪电活动时空分布特征的差异及其与气溶胶浓度和热力因子的关系,本文选取99°E-78°W、65°N-50°S范围内的太平洋及邻近陆地作为研究区域,并将其划分为四个区域:邻近陆地、近海、远海和总海(近海和远海)。利用了1995-2014年OTD/LIS闪电卫星资料、era5再分析资料和2000-2014年AOD数据,对全球闪电活动随季节变化的空间分布特征、太平洋及其相邻陆地的闪电时空分布特征,以及对太平洋及其相邻大陆闪电活动与可能影响闪电活动因素之间的关系进行探究。结果表明:南北纬50°是闪电活动的主要区域。全球的闪电高值区都分布在陆地上,陆地闪电活动比海洋有更明显的季节变化特征。陆地上,夏季北半球占全球闪电活动的主导地位,冬季南半球占主导,北半球闪电活动的季节变化特征比南半球明显。海洋上,大洋西部近海的闪电活动远大于东部近海,虽然整体闪电较少,但是闪电活动在不同大洋之间仍表现出明显的差异。研究区域内的闪电主要分布在50°N-40°S之间,高值区主要分布在相邻的中低纬陆地上,海洋上相对较少。同纬度,闪电密度由大到小依次为相邻陆地、近海、总海和远海。相邻陆地、近海和总海的夏季是全年闪电活动最频繁的季节,远海地区为春季。四个区域一天之中的同一时刻的闪电密度值由大到小依次为:相邻陆地、近海、总海和远海。相邻陆地闪电密度日变化呈明显单峰单谷特征,其余三个区域呈双峰双谷特征。平均闪电密度日变化幅度最明显的是相邻陆地,其他三个区域的平均闪电密度日变化幅度不明显,其中最大的是近海区域,最小的是远海区域。太平洋地区闪电活动在月平均拟合和季平均年变化中与CAPE、K指数、总指数、1000hpa温度、零度层高度和暖云层厚度呈正相关关系,与700-400hpa平均相对湿度呈负相关。呈正相关的热力学因子对陆地上的闪电活动影响较大,对远海影响较小。相邻陆地闪电活动与700-400hpa平均相对湿度呈负相关,近海、远海和总海相对湿度与闪电活动呈正相关,近海相关性最高,远海最低。总海与暖云层厚度相关性为负。CBH一定程度上影响CAPE的转化为上升气流的效率。陆地的闪电活动受CAPE的影响大于受AOD的。在海洋上,CAPE与AOD均对闪电活动有促进作用,但不能确定二者对该地区闪电活动影响程度的大小。热力学因素对陆地闪电活动的影响大于海洋,AOD对海洋闪电活动有促进的影响,对陆地上闪电活动的影响不能确定。但闪电活动不论是在陆地还是海洋上,都是气溶胶与其他热力学因素共同作用的结果。
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