大尺度的环流异常是造成水汽输送、气候变化的主要原因。对于热带和亚热带地区，与海温相适应一致的大气环流场不仅决定了该地区的天气形势特点，还可以通过能量及角动量的输送影响中高纬的大气环流以及全球气候。而闪电作为全球的热带温度计和对流层上层水汽的指示器，环流形势对于其的驱动作用亟待进一步分析。

图1：利用高清摄像拍摄的双接地负地闪（中国山东滨州）

视频：中科院大气所325米气象高塔遭遇雷电（来源：郄秀书课题组）

　　近日，Atmospheric and Oceanic Science Letters在线发表了中国科学院大气物理研究所郄秀书研究员与中国气象局气象探测中心徐鸣一高级工程师的题为“Distribution of lightning spatial modes and climatic causes in China” 的合作文章。文中利用经验正交函数（EOF）分解方法，采用中国气象局国家雷电监测网（CNLDN）的地闪观测数据集，分析了2010-2020年中国陆地区域地闪空间模态分布特征及其可能的气候成因。

图2：2010–2020年中国陆地区域夏季地闪空间分布（左图，单位：fl km^-2 yr^-1）以及归一化的时间序列（右图）

　　文中指出，夏季地闪距平和海洋尼诺ONI指数有较好的时滞相关性，且通过了90%的置信度检验，凸显了太平洋从日期变更线（180°经线）到南美洲海岸的赤道海温异常对中国陆地地区地闪的影响，也说明了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）现象，对于随后发生在中国陆地地区的地闪有很好的相关性。

　　“考虑到ENSO主要发生在每年的10月至次年的3月，说明ENSO对于3个月后，约春季和夏季，发生在中国陆地区域的雷电有很好的相关性。另外从时滞相关性的统计结果来讲，由于都是负相关，说明ENSO现象尤其是拉尼娜现象对于随后发生在中国陆地地区的地闪有很好的相关性。也就是说，当ENSO现象引起的海温异常越显著时，那么雷电的空间模态分布特征也越显著，我国华北和广东南部地区夏季地闪活动减少，而华南夏季的地闪活动增强。”郄秀书研究员解释说。

　　该研究发现，夏季地闪第一模态的方差贡献率为32.86%，其分布从北到南呈现出“-+-”的经向跷跷板模式（即：空间模态分布特征——华北和广东南部地区夏季地闪活动减少，而华南夏季的地闪活动增强）。

　　徐鸣一博士补充解释道：“从环流形势来看，当海温呈现厄尔尼诺型，东暖西冷，也就是当东太平洋和印度洋的海温异常增暖、西北太平洋的海温异常变冷时，在中国黄海、东海及热带西太平洋地区激发出气旋性环流，进而使得其北侧的东风增强，南部的西风增强，把来自西北太平洋水汽带到我国华北、东北地区。受异常高压影响，对应华北、东北地区地闪活动较弱；随后，水汽向南移动，与来自孟加拉湾的水汽在华南地区汇合，上升运动在这里加强，从而使得华南区域雷电活动增强；随着水汽继续向南移动，广东南部的水汽辐散和下沉运动，导致了该地较弱的地闪活动。”

　　本研究从气候变化角度初步探讨了表明厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）现象，是随后发生在中国陆地区域的雷电活动的气候驱动因子，有助于进一步揭示大气中能量和水汽的输送对闪电空间分布和变化趋势的影响。

　　Link：

　　https://doi.org/10.1016/j.aosl.2023.100338

　　Citation:

　　Mingyi Xu, Xiushu Qie, Chenxi Zhao, Shanfeng Yuan, Ji Li, Yuyu Tao, Guangyu Shi, Wenjing Pang, Lijuan Shi, 2023. Distribution of lightning spatial modes and climatic causes in China. Atmospheric and Oceanic Science Letters 16(2), https://doi.org/10.1016/j.aosl.2023.100338.