引言

江西省地处江南南部和华南北部，春、夏季多受冷暖空气交绥和台风影响，加之境内地形非常复杂，因而每年都会出现因强对流天气造成的雷击伤亡、洪涝、山体滑坡或泥石流等，气象灾害非常严重。导致引起气象灾害的强对流天气类型包括雷暴、冰雹、大风、短时强降水和暴雨及龙卷等，相应的灾害表现形式也多种多样。有效减免气象灾害的有效途径之一是开展不同类型强对流天气的分类监测和预警，这就需要进一步开展雷达、闪电等监测资料的深入和综合应用，并研究这些监测资料在不同类型强对流天气中的不同特征。

闪电监测定位系统是开展强对流天气监测预警业务最常用的参考资料来源之一。有关该资料在强对流天气的监测和预警中的应用方面，Rigo et al(2010)发现地闪大都存在于对流风暴成熟期，初生发展和消亡阶段仅各占2%~5%和10%~15%。冯真祯等(2013)发现一天中各时段都以0~37.5 kA的地闪为主。罗树如等(2005)发现对流单体初生和风暴处发展阶段时的正地闪数明显多于风暴处于成熟和消亡阶段时的正地闪数，而风暴处于成熟阶段时正地闪数最少；与此相应，风暴处于成熟阶段时的负地闪数明显多于其他阶段。孙凌等(2012)对湖南夏季雷暴的天气背景、持续时间以及雷暴过程中地闪的活动进行分析，利用逐步回归方法分别得到了雷暴持续时间及地闪频次指数的预报方程。周筠珺等(2010)认为雷暴系统或单体中心区地闪频次峰值提前或同步于降水量峰值出现；而位于雷暴系统或单体边缘区地闪频次峰值则易滞后于降水量峰值。支树林等(2012)统计计算了2003—2010年江西境内的地闪与回波强度的相关性，发现0℃层以上最大回波强度介于45~55 dBz时，对应地闪活动最强；当地闪频次超过40个·h^-1时，相应的地闪活动也可被描述为“强”，而地闪频次为≤10个·h^-1和在10~40个·h^-1时，地闪活动的强弱程度可分别被描述成“弱”和“中等”。周康辉等(2016)基于地闪数据，利用密度极大值快速搜索聚类算法实现了雷暴的识别，并采用Kalman滤波算法实现了雷暴的追踪与外推，具有较好的0~60 min的临近外推预报能力。但这些研究结果由于没有考虑强天气的不同类型，因而在业务应用中存在着一定的局限性。

不同类型强对流天气时的地闪活动特征，国内外有一些研究成果，但大都也是基于个例分析的结果。如陈哲彰(1995)在对我国华北地区中尺度对流系统的研究中得出，强降水以负地闪为主，而冰雹、大风等天气中正地闪占绝对优势。苟阿宁等(2013)发现正、负地闪同时跃增至峰值是MCS成熟阶段的标志之一，地闪密集区和MCS中移速较快的强回波位置基本吻合，MCS强回波区域出现的正、负地闪和45~55 dBz回波后部区域对应较好。张一平等(2010)发现暴雨整个时段地闪频次具有双峰或多峰值，地闪频次的增加预示强暴雨进入持续阶段，地闪减弱比暴雨回波减弱有明显的提前量。范江琳等(2014)也有相似研究结果，即发现负地闪频次和降水强度随时间的变化较一致，有单峰、多峰的特征；负地闪频次峰值的出现可预示雨强峰值的迅速到来，地闪频次突增对持续性强降水的开始有较好的指示意义。另外，负地闪活动主要集中在35 dBz以上的强回波区，且移向与强回波的移动方向较一致。张义军等(1995)的研究中表明雷暴中强烈的闪电活动与强降雨成正相关，闪电多发生在30 dBz强回波高度超过-10℃层的时段内。在不同类型强对流天气时的地闪活动统计特征分析方面，支树林和娄桂杰(2009)统计分析了2003—2008年江西冰雹过程期间的地闪频次和强度等，发现多数情况下正、负地闪频次比增大时，相应的冰雹直径也增大，且正地闪平均强度越强，发生冰雹天气的可能性就越大；地面降雹后，负地闪频次会减小，正地闪频次则会有所增大。曾金全等(2017)发现福建省降雹之前, 地闪的最大强度(陡度)绝对值呈变大趋势，降雹过程中无明显变化规律，在降雹结束阶段则呈减小趋势。总体而言，短时强降水等对流性天气发生前后的地闪活动统计特征的相关研究成果仍较少。

在地闪活动规律与雷达回波的关系方面，国内外有诸多研究成果，如尹丽云等(2012)发现在飑线整个发展阶段，-10和-20℃层高度上雷达回波强度的每一次跳跃变化都对应着地闪频次的跃增，且-10和-20℃层高度上雷达回波强度跃变总在地闪频次变化之前6~30 min发生。此外，暴雨过程伴随着频繁的地闪活动，地闪密集地出现在单体回波合并后的强回波区域、对应着径向速度≤10 m·s^-1的辐合区和逆风区后部及回波顶高≥15 km的区域，TBB和地闪的峰值超前于强降水1~2 h发生。钟颖颖等(2012)发现40 dBz及以上的回波区域地闪尤为密集，但也有部分地闪尤其是正地闪，发生在强回波边缘或回波较弱的地方；40 dBz回波高度突破-10℃温度层结高度的时间提前于第一次地闪，与地闪频次的变化一致性高。吴学珂等(2013)发现地闪主要集中发生在6 km高度上雷达回波≥35 dBz的区域，地闪频次与45 dBz以上强回波面积的相关系数达到0.89，但也有少量地闪零星分布在弱回波区域；地闪频次与45 dBz回波顶高的相关性要好于与35和50 dBz回波顶高的关系。孙哲和魏鸣(2016)发现地闪主要分布在强回波区(＞40 dBz)及其外围区域，但在较强雷暴云的发展阶段，地闪多发生在风暴体伸展方向的一侧，具有引导雷达回波移动的作用。这些研究成果为更好地将地闪资料应用于分类强对流天气的监测和预警业务提供了很好的参考，但它们都是针对某次或几次强天气过程的研究结果，因而缺乏普遍性。强对流天气发生前后的地闪与回波强度和顶高等的统计关系也鲜有研究，更未见江西省内的相关研究成果。

为在一定程度弥补上述研究的部分不足，本文将江西近11年的大样本强对流天气分成短时强降水、有短时强降水伴随的雷暴大风或冰雹(简称风雹，下同)和无短时强降水伴随的风雹这三种主要类型，统计分析其伴随发生的地闪数和电流强度及其与雷达回波的关系，以提升对江西省内不同类型强天气发生前后的地闪活动特征的认知。

1 资料

选取2004—2014年的江西省11个雷电探测定位组网系统(advanced TOA and direction system, ADTD)所得云地闪资料，其时间精度为0.1 μs，网内探测定位精度＜300 m，探测效率理论值约为95%。考虑到通常正地闪的电流值较强, 因此在处理资料时参考了Cummins et al(1998)的做法，将电流值＜10 kA的正地闪滤除。雷达资料取自江西省内的6部WSR-98D SA雷达基数据，共收集强对流天气发生前后的数据文件15092个；探空资料取自江西省内及周边靠近强对流发生地的探空站，且未受对流活动影响，共有1290个数据文件。所用不同类型强天气的观测实况记录取自江西省各市(县)气象台站(共92个)记录整理的重要天气报。非站点上发生的冰雹天气往往缺乏观测记录，但雨量和风则由附近的区域自动站获得，因此文中也适当地采用了部分上述资料进行相关分析。

2 强对流天气的季节分布

不同类型强对流天气的统计特征，国内有诸多研究成果(伍红雨等，2017；蔡荣辉等，2017；黄玉霞等，2017；王福侠等，2016；杨波等，2016)，但江西省相关的研究较少。本文依据主要表现形式，将江西省强对流天气划分成三种主要类型，即短时强降水(小时雨量≥30 mm且无大风或冰雹伴随)、有短时强降水伴随的风雹(伴有雷暴发生且地面最大风速≥17 m·s^-1或有冰雹出现)和无短时强降水伴随的风雹。统计得到各类型强对流天气发生站次结果如图 1所示。

从图 1可以看到，江西省内的短时强降水天气集中于5—8月，尤以6月为最多，平均每年发生约56站次。无论有无短时强降水伴随，风雹则以8月最多，但相较6月而言，7—8月发生无短时强降水伴随的风雹站次有明显的跃增，而发生有短时强降水伴随发生的风雹站次则无明显增多的特征。另外，7—8月发生无短时强降水伴随风雹的站次为有短时强降水伴随风雹站次的2倍多。

此外，从冰雹天气的季节分布(图略)可以看到，冰雹在3—5月出现最多，6月后急剧减少。就雷暴大风的季节分布而言，7、8月为最多，且风速超过20 m·s^-1的站次均有34个；其他月份的则明显偏少。从发生短时强降水的季节分布结果也可发现，5—8月为短时强降水的多发季节，尤其6月最多，达836站次。

可见，2004—2014年江西省内短时强降水、雷暴大风和冰雹分别集中发生于5—8、7—8月和3月，仅发生短时强降水时的站次则远多于风雹天气发生时；除早春和盛夏时干雷暴大风发生站次较多外，风雹天气常伴有短时强降水发生。

3 短时强降水的地闪特征

选取了江西省内2004—2014年和小时雨量超过30 mm的短时强降水雨量资料，剔除有雷暴大风或冰雹伴随发生的样本，共有2239站次。业务经验表明，造成江西省内短时强降水天气的回波移速大都小于60 km·h^-1，即1 h内的影响区域大致为60 km，反之若移速太快，则不易在站点上形成短时强降水，因此人为设定强降水发生期间(强降水开始发生)、站点周围30 km内有地闪出现，即认为此次短时强降水伴随地闪活动，进而统计了各站发生短时强降水期间的地闪数和电流强度(简称强度，下同)分布，结果有308次无地闪活动伴随，约占总样本数的14%。在1931站次伴有地闪活动的短时强降水发生期间，正、负地闪的平均频次各为4.7和229.5次·h^-1，而强度则分别为13.3和-8.4 kA，表明伴随短时强降水发生的地闪活动以负地闪占绝大多数，而其平均强度则略低于正地闪。

3.1 区域分布

江西省的地理轮廓呈长方形，南北气候差异很大，为区分强对流天气的空间分布差异特征，参照业务的通常做法，将江西省内28°N以北及26.5°N以南分别定义为赣北和赣南，介于两者之间的区域为赣中，分别统计全省和这三个区域内发生短时强降水的站点上的地闪数与小时雨量分布的关系，结果如图 2所示。可以看到，平均地闪数分布有较明显的地域差异：随着小时雨量的增大，赣北和赣中的地闪数总体而言呈增多的趋势，而赣南这种趋势不明显，就赣北而言，当小时雨量在50~60 mm时，对应的地闪活动最剧烈(与全省的平均状况一致)，最强为598次·h^-1，而赣中各站点的小时雨量在45~50 mm时相应的地闪活动最强，赣南的地闪活动最强时，对应的雨量仅30~35 mm；即当发生了短时强降水的站点的地理位置越偏北且小时雨量越大时，相应的地闪活动也就越剧烈，当这些站点的地理位置越偏南且小时雨量越小时，相应的地闪活动也越强。

究其可能原因，是赣南地处南岭、武夷山、诸广山三大山脉的交接处，属江南丘陵地带，多受热带系统影响，对流系统的降水效率往往较高，而云中粒子相态多为液态，因而常表现为小时雨量较大而地闪活动并不明显；而赣北、赣中多平原，冷暖空气常在这里激烈交汇，对流活动非常频繁，且降水强度与对流的强弱程度密切相关，因而常表现为地闪活动越剧烈时，相应的小时雨量或累积雨量就越大。

3.2 季节变化

统计了上述11年江西省内国家气象站上出现短时强降水的站次，结果显示，6月发生短时强降水的站次最多(623站次)，约占全年所有站次的28%。小时雨量为30~35 mm的站数占当月所有发生短时强降水站次的比例均超过80%，小时雨量超过40 mm的站次仅占所有发生短时强降水站次的5%，表明江西省内短时强降水的小时雨量大都低于40 mm。

根据江西省发生对流性天气的主要季节的分布特点，将短时强降水易发季节分为三个阶段：3—4、5—7和8—9月。其中，3—4月是江西省短时强降水天气逐渐发展的时期，5—7月则是出现短时强降水和暴雨最集中的时段，常引发洪涝灾害，并伴有雷暴大风，而冰雹则较少发生；8—9月的强对流天气大都表现为分散性雷雨和局地的短时强降水，雷暴大风天气也较多；若受东风带系统影响，则往往会有较大范围的强降水天气。分别统计了这三个时节内不同小时雨量站点周围的正、负地闪数，统计时段为地面强降水发生前1 h，结果显示(图略)，小时雨量在30~35 mm时，正、负地闪的活动都最明显，其地闪数甚至为小时雨量在35~40 mm时的17倍之多；随着小时雨量的逐渐增大，上述各季节时段内的正、负地闪活动总体呈明显减弱的变化趋势。这跟地闪频次和小时雨量随地域的分布关系结果有所不同。

尽管正、负地闪数均以小时雨量为30~35 mm时最多，但每个站点上的平均总地闪数却并非如此，表现为其不仅与小时雨量有关，也与该短时强降水出现季节有关，表 1给出了详细的统计结果。可以看到，不同小时雨量对应的站点上的平均总地闪数分布存在较明显的季节性差异：3—4月、小时雨量为50~55 mm时站点的平均地闪数最多，为168次；5—7月时，随着小时雨量的增大，地闪数总体而言也呈逐渐增多的趋势，小时雨量≥50 mm时地闪数较多，尤其55~60 mm时地闪活动最强，平均地闪数达189次；8—9月则是小时雨量＜50 mm时相应的地闪较多，尤其40~45 mm的地闪活动最强，达213次。因此，上述统计结果表明站点上的平均地闪数不仅与雨强有关，也与短时强降水的出现季节有关。

造成发生短时强降水的站点上的平均总地闪数有如上分布特点的原因包括：5—7月是江西省发生强降水天气的集中期，最大小时雨量可以达到60 mm以上，且短时强降水天气大都同时伴随地闪发生，表现为当对流程度越强时，地闪活动越明显，相应地降水也就越强。3—4月的对流天气的剧烈程度大都不及5—7月，表现为地闪活动和小时雨量均较后者弱，尤其很少出现小时雨量超过55 mm，但对流程度越强时，小时雨量越大、伴随地闪活动越明显的特征依然显著。8—9月是江西省的盛夏时节，由于大气普遍较暖湿，因而缺乏冰相粒子，尤其对于降水效率高、强度大的暖云降水而言更是如此，因此可能导致降水强度大时，地闪活动却不十分剧烈；另外，当降水强度大时，较强的降水可能也会对地闪活动有抑制作用。

3.3 分钟级雨量与地闪的定量关系

为更好地理解地闪活动在强降水发生过程中的变化特征，选取了2004年以来小时雨量超过30 mm的对流性降水数据样本共807站次，对这些强降水发生前后的逐5 min雨量和相应站点周围50 km内的地闪数进行统计分析。结果显示：当5 min内的地闪数减少时，随后5 min内的雨量减小和增大的各有1465和1363次；反之当地闪数增多时，随后5 min内雨量增大或减小的各有1396和1634次。也就是说，地闪数的增多或减少导致随后5 min内的雨量增大的次数有2861次，反之有2997次，即两者相差不大，表明地闪数的增多或减少并不一定意味着随后的雨势会增强或减弱，甚至多数时候是相反的。换言之，地闪数的变化对后面5 min内的雨量变化无明显的“预报”作用。

由于短时强降水的形成机制很复杂，其对应的雨量受对流云伸展高度、维持时间和降水效率等多个因素的共同影响，同样，地闪的形成与维持也受众多因素的制约，其对降水的影响作用也很复杂，因此，短时强降水的雨量与地闪的关系及其随季节的变化特征仍有待深入研究。

4 风雹的地闪活动特征

江西省春夏季多对流性大风发生，冰雹则主要出现于2—4月。对冰雹天气的地闪活动特征，已有一定的研究成果，如支树林和娄桂杰(2009)对江西2003—2008年冰雹天气时的地闪特征作了分析，发现冰雹发生前后地闪多集中于回波强度>40 dBz的区域内，其中正地闪多分布于强回波区的前沿和后部，强回波区内则分布不多，且呈分散分布特征，负地闪主要集中在强回波区(一般≥50 dBz)或其邻近区。随着近年来风雹天气历史个例样本的增多，有必要在已有的基础上继续进行相关研究。另外，与仅发生短时强降水或仅有风雹相比较而言，伴有短时强降水发生的风雹是强对流程度最剧烈的天气之一，因此有必要对风雹进行有无短时强降水伴随进行划分，并分别对其地闪特征进行研究。

4.1 无短时强降水伴随风雹

选取了2004—2014年的风雹天气过程，剔除有短时强降水(小时雨量超过30 mm)伴随发生的样本，得到风速超过17 m·s^-1的雷暴大风，或者冰雹直径超过5 mm的共444站次。

4.1.1 季节及地域分布

仍参照前面的地理区域划分法，统计了各区域内的风雹发生站次，结果显示(表略)，就冰雹而言，北部、中部和南部地区的冰雹站次各为68、42和19，各区域内国家气象站在11年间发生冰雹的平均次数分别为1.5、1.4和1.0，表明赣北地区发生冰雹的概率最大，赣南最小。从季节分布来看，3月发生冰雹最多，达45站次，2、4月次之(各24站次)。就尺寸而言，直径超过15 mm的降雹有16站次，占总站次的12.4%，表明降雹大部分直径在15 mm以下。就雷暴大风而言，最大风速超过20 m·s^-1的有90站次，占总数的28.6%；北部、中部和南部地区各发生142、112和61站次，各区域内国家气象站发生雷暴大风的平均次数分别为3.2、3.9和3.1，即中部地区出现雷暴大风的几率最高。

造成北部地区发生无短时强降水伴随的冰雹概率最大，而中部地区发生雷暴大风概率最高的可能原因是相较中、南部而言北部温度更低，即更容易具备形成冰雹的温度条件；而在中部地区，由于温度相对更高些，因此冷暖空气交汇形成的对流性天气的剧烈程度可能比北部更强些，因此更有利于形成雷暴大风。若北方干冷空气的强度不强，则其南下后往往会快速变性，导致对流性天气的剧烈程度有所下降，也可能造成南部地区的雷暴大风天气发生的可能性变小，这是江西南部发生雷暴大风的站次比中部地区少的可能原因。此外，江西南部多为山地地形，且观测站较北部和中部地区少，也是导致形成上述统计结果的可能原因之一。

4.1.2 地闪特征

上述11年间伴有地闪但无短时强降水发生的雷暴大风天气有281站次。统计了这些地面大风发生前30 min内的地闪分布，结果显示，各站的平均正、负地闪数之比为1：53；就平均强度而言，正地闪约为负地闪的2倍，表明尽管负地闪占绝大多数，但其强度却低于正地闪。就区域分布而言，北部、中部和南部各站的平均地闪数分别为591、509和226个，即南部地区雷暴大风发生前的地闪数明显少于中、北部地区。

伴有地闪而无短时强降水的冰雹天气共有105站次，地面降雹前30 min的正、负地闪数之比为1：40，地闪数超过200次的降雹天气主要出现在中北部(占总站数的81.8%)。此外，从冰雹直径与地闪数的分布(图略)还可看到，两者并无确定的正相关关系，即30 min内的地闪数多并不意味着随后的冰雹直径就大(可能性约为50%)，因而无法利用地闪数的多少来预测或判断地面降雹尺寸的大小。

对上述386站次的风雹天气发生前30 min的总地闪数和平均强度进行统计，结果如图 3所示。可以看到，降雹前的地闪数以3月最多(图 3a)，30 min内有108个，同期雷暴大风时为58.3%。随着季节的推移，冰雹天气发生前的地闪数基本呈现逐渐减少的趋势，但变化趋势较平缓；也就是说，盛夏时节里即使出现地面降雹，其前期的地闪活动也较春季有所减少。而雷暴大风发生前的地闪数则呈起伏变化特征，表现为9月的地闪数最多，6月次之，且6—9月的地闪数明显多于3—5月，表明雷暴大风伴随的地闪活动从6月开始进入明显的活跃期。总体而言，江西春季时冰雹和雷暴大风发生前的地闪数差异不大，而夏季的冰雹天气不仅少，且冰雹发生前的地闪数也不多，雷暴大风发生前的地闪数则为冰雹发生前的2~4倍。就平均强度而言(图 3b)，春季时冰雹高于雷暴大风时，夏季则相反。另外，由于春季时冰雹常与雷暴大风伴随出现，因此两者伴随的地闪数及其平均强度差异不大；而夏季则多雷暴大风而较少冰雹，因此两者的地闪平均强度分布特征差异较明显。总之，6月及其以后的风雹天气伴随地闪活动的特征存在较显著的转折变化。

4.1.3 与短时强降水的对比

对以上统计结果进行分析，发现短时强降水发生前1 h内的地闪数平均为84个，而风雹发生前30 min内的地闪数平均则为115个，约为前者的1.4倍，表明风雹伴随的地闪数明显多于短时强降水发生前。就平均强度而言，无风雹伴随的短时强降水发生前的正、负地闪平均强度分别为13.3和-8.4 kA，无短时强降水伴随的风雹天气发生前则分别为15.9和-7.1 kA，即风雹发生前的正地闪平均强度略强，而短时强降水发生前的负地闪平均强度略强，但相差不大。

4.2 有短时强降水伴随风雹

相较仅发生短时强降水或仅有风雹而言，伴有短时强降水发生的风雹是强对流程度最剧烈的天气之一，因此有必要加强对此类天气的研究。选取了2004—2014年的风雹天气过程，将有雷暴和短时强降水伴随，且出现了极大风速≥17 m·s^-1的大风，或者出现了冰雹且其直径≥5 mm的国家气象站作为一个风雹站点，共得到156站次。

4.2.1 季节与地域分布

仍参照前面的区域划分办法，统计发现(表略)，北部、中部和南部各区域内有短时强降水伴随冰雹天气发生的站次分别有9、8和11个，雷暴大风发生的站次分别有55、53和84个，表明无论冰雹或雷暴大风都是南部明显较多，而北部和中部地区则几乎同样多，但都比无短时强降水伴随时的站次少得多。从季节分布可以看到(图略)，伴有短时强降水发生的冰雹天气的站次在3月最多(有6站次)，5和7月次之，而雷暴大风天气在3—8月的发生站次则呈逐月增多的变化趋势，最多出现在8月(有35站次)，为3月的11倍。究其可能原因，是冰雹的生成需要合适的温度层结条件，3—4月是江西最适宜出现冰雹天气的季节，夏季时则不容易发生，因而表现为江西境内春季时短时强降水和冰雹天气相伴发生的站次最多；而随着地面温度的逐渐升高，加之水汽较春季更充沛，因此夏季时对流性天气也更容易发展起来，易导致形成雷暴大风与短时强降水等天气，因此本文基于上述统计结果得到并证实：江西省内夏季时雷暴大风和短时强降水伴随发生的机会要比春季高。

4.2.2 地闪特征

统计有短时强降水伴随的风雹发生前1 h每个站点上的平均地闪数和强度，所得结果如表 2所示。由表可见，短时强降水和风雹天气伴随发生前以负地闪居多，但其平均强度小于正地闪；8月的平均正地闪数最多，其他季节相差不大，而负地闪数则在6月最多且夏季多于春季。

分别对有短时强降水伴随的冰雹和雷暴大风天气的地闪进行统计分析(图略)，发现平均每个站点上发生冰雹前1 h内的地闪数随季节的变化不大，而雷暴大风发生前的地闪数随季节的变化较大：夏季多于春季，且在6月最高(达811个)。就每个发生风雹的站点周围的地闪平均强度而言，正地闪明显大于负地闪；负地闪随季节的变化不大，而正地闪则在4和8月各有一个平均强度峰值，其可能原因有待进一步研究。

进一步对上述11年内有短时强降水伴随的风雹发生前30 min内的地闪数进行统计，发现较大尺寸冰雹发生前大都有明显的地闪活动，反之亦然(图 4a)，且计算发现冰雹直径与地闪数的相关系数为0.34(为显著相关)，表明两者有较好的正相关关系。雷暴大风的最大风速与大风发生前30 min的地闪数(图 4b)显示，两者无明显正相关关系，进一步计算显示出它们的相关系数仅为0.006，因此可借助地闪数大致评估降雹尺寸，但不宜用其评估地面大风风速。

4.2.3 与无短时强降水伴随风雹的对比

为方便将有或无短时强降水伴随的风雹天气的地闪特征进行比较，统计了有短时强降水伴随的风雹发生前30 min的地闪数和平均强度(图 5)。与图 3对比发现，就地闪数而言，在3—8月，无论冰雹或雷暴大风天气，有短时强降水伴随都远多于无短时强降水伴随，差异最大时前者约为后者的91倍，究其可能原因，是前者的中尺度天气系统的强度和维持时间往往会比后者更强和持久。6月后，冰雹伴随的地闪数则均大体呈逐渐减少的趋势，雷暴大风伴随的地闪数则显著增多，不同的是，无短时强降水伴随的地闪数在6和9月最多(其可能原因是风雹本身的强度较强所致)，而有短时强降水伴随的则在7和8月最多。

就平均强度而言，无论冰雹或雷暴大风天气，有短时强降水伴随时的平均地闪强度均大于无短时强降水伴随时的。无短时强降水伴随时，冰雹天气的地闪平均强度在9月最大，但与5月相当(两者仅相差0.2 kA)，雷暴大风则在6月最大；而有短时强降水伴随时则均在5月最大。进一步对比分析后可发现：有短时强降水伴随的风雹天气发生前，地闪平均强度随季节的变化先增大后减小，而无短时强降水伴随时则无此特点。出现这种现象的可能原因，是5—6月是江西的春、夏交替之际，也是短时强降水天气的最集中期，伴随发生的风雹天气又较剧烈，因此表现出地闪的平均强度高于其他季节。

5 雷达回波与地闪的对比分析

关于雷达回波与闪电的关系，国内已有诸多研究成果，如Liu and Qie(2015)对北京地区的58个线状中尺度系统中的SAFIR 3000雷电定位系统结果进行分析，发现总闪大致位于线状对流区内，而较少甚至没有闪电在其尾部的层状云区里，且雹暴回波的正地闪数高于非雹暴回波。许迎杰和尹丽云(2013)对一次局地特大暴雨的分析表明，正、负地闪均密集地出现在单体回波合并后的强回波区域，对应着明显的对流区，层状云区域和混合性回波区较少出现地闪活动，速度场上，地闪活动较密集地出现在径向速度≤10 m·s^-1的辐合区和逆风区后部，同时对应着回波顶高≥15 km的位置。Chronis et al(2015)发现相较于没有闪电跃增现象伴随的对流风暴而言，伴随有跃增现象的风暴族会维持更久，且有更大的冰雹尺寸、垂直累积液态含水量和闪击率；闪电跃增是风暴的动力和微物理状态的表征。易笑园等(2009)对3次飑线的回波与地闪的相关性分析，发现6 min内地闪频数与对流云回波顶高高于11或12 km的回波面积有正相关关系，而且在飑线系统内的地闪活跃区，回波顶高高于11 km的回波面积对地闪活动激烈程度具有预警意义。总的来说，雷达回波与地闪的定量关系研究仍多以个例分析为主，而缺乏气候统计特征分析，因此有必要多开展针对不同地域的相关研究。

收集了江西省内多普勒雷达的15092个体扫数据文件，对40 dBz以上回波出现前12 min、周边10 km范围内的地闪进行统计，得到超过10个正、负地闪数的次数分别占总次数的8%和59.8%，平均强度分别为21.4和-8.8 kA，即较强回波出现前的负地闪远比正地闪活跃，而其强度却相对较弱。

取13835个伴有地闪发生的对流回波数据，将45 dBz高度(以H₄₅表示)、0/-20℃所在高度(分别用H₀和H_n20表示)做对比，统计各高度上的强对流天气样本数占比，并取回波时间前后各6 min内的地闪资料，统计正、负地闪数及其平均强度的分布，所得结果如表 3所示。可以看到，H₄₅大都介于H₀和H_n20之间，低于H₀的比例最少。对流性天气发生时的H₀和H_n20分别为4.7和8 km左右。就地闪数而言，H₄₅低于H_n20时的正(负)地闪数均少于H₄₅超过H_n20时，但其强度变化却不大，即45 dBz回波伸展高度越高时，伴随的地闪数也越多，但其强度却无明显变化。还可以看到，正地闪数总是少于负地闪数(后者为前者的12.4倍)，其平均强度却高于负地闪数，即它们与H₄₅无关。

6 结论和讨论

本文将江西省常见的强对流天气分作三种主要类型：短时强降水、有短时强降水伴随的风雹和无短时强降水伴随的风雹，对它们伴随的地闪数和强度等进行了统计，并将地闪发生前后的回波强度及伸展高度等作分析，得出以下主要结论：

(1) 江西省短时强降水、雷暴大风和冰雹分别主要发生于5—8、7—8月和3月；仅发生短时强降水时的站次远多于风雹天气时；除早春和盛夏时干雷暴大风发生站次较多外，风雹天气常伴有短时强降水发生。

(2) 仅有短时强降水发生的地闪活动以负地闪占多数，其平均强度略低于正地闪；发生短时强降水的站点地理位置越偏北且小时雨量越大时，对应地闪活动也越剧烈。短时强降水天气中，当站点上的小时雨量变化时，对应的地闪数也存在较明显的季节性差异，具体表现为3—4月平均地闪数以50~55 mm的小时雨量时最多，5—7月随着小时雨量的增大，对应的平均地闪数总体呈增多趋势，尤以55~60 mm最多；8—9月以小时雨量为40~45 mm最多。另外分钟级雨量与地闪的关系不明显，即5 min内的总地闪数对随后5 min内的雨量无明显“预报”意义。

(3) 春季(3—5月)时，无短时强降水伴随的冰雹和雷暴大风发生前30 min内的地闪数差异不大，但其平均电流强度后者高于前者；夏季(6—9月)时，雷暴大风发生前的地闪数则为冰雹发生前的2~4倍，且其平均电流强度前者也高于后者。

(4) 有短时强降水伴随的风雹发生前1 h内的平均正地闪数以8月为最多，负地闪数则在6月为最多且夏季多于春季。有短时强降水伴随的冰雹天气的地闪数与冰雹直径存在较好的正相关关系，因而可借助地闪数大致评估降雹尺寸，但有短时强降水伴随发生的雷暴大风的风速则与地闪数关系不明显。

(5) 3—8月，对有短时强降水伴随的风雹天气来说，其伴随的地闪数远多于无短时强降水伴随时，而地闪平均强度前者大于后者；有短时强降水伴随的风雹发生前，地闪平均强度随季节呈先增大后减小的趋势，无短时强降水伴随的风雹天气则无此特点。

(6) 对较强回波出现前12 min、周边10 km范围内的地闪进行统计，发现45 dBz以上回波出现前的负地闪数远比正地闪多，但前者的强度弱于后者，且回波伸展高度越高时，伴随的地闪数也越多，但其平均强度变化不明显。

由于短时强降水等对流性天气的形成机制很复杂，其剧烈程度也受对流云伸展高度、维持时间等多个因素的共同影响，导致其在地面的灾害表现方式也多有不同。同样，地闪的形成与维持也受众多因素的制约，其对降水等天气的影响也很复杂，因此，地闪与雨量、风速及雷达回波的定量关系及其随季节的变化特征仍需进行更多的统计分析与验证。