雷暴常见于夏季午后伴有雷鸣电闪的局地性强对流天气，可造成重大的人员和财产损失。雷暴发生的气象条件在业务预报中具有重要意义。然而，受到资料限制，目前关于雷暴气象条件的研究大多局限于较短时间范围或特定区域，难以反映雷暴气象条件在统计学意义上显著的特征，其区域差异性及其影响因子也不清楚。
近期本科毕业生叶万恒、虞越越教授、曹洁教授利用1995至2019年夏季（6-8月）0600和1200 UTC时刻气象观测站的雷暴数据和ERA5再分析资料，选取对流稳定度指数（K指数、沙氏指数（SI）、对流有效位能指数（CAPE））和大气可降水量（PW）来表征雷暴发生的主要气象条件，运用K-means聚类分析揭示了我国夏季雷暴发生的气象条件具有显著的区域差异，并明确了各个区域内的指数阈值范围。主要研究结果如下：
（1） 基于K、SI、CAPE的雷暴合成平均值的聚类分析将中国地区分为三个区域；基于PW的聚类分析则呈现出两个区域。各区域省份划分情况如图1所示，对应的雷暴阈值范围见表1。经检验，在指示雷暴发生与否方面，该阈值在我国85%台站的准确率可超过60%。该分区及阈值信息，可为气象部门的雷暴监测和预报以及相关决策服务提供参考依据。
（2） 针对雷暴阈值的区域差异性，文章还进一步指出，夏季气候平均的地表相对湿度和地表位温水平分布对雷暴发生时K、CAPE和PW的阈值起着关键作用，而地形和气候平均地表位温分布则对SI影响较大。根据雷暴气象条件阈值对当地气候特征的依赖性，有望应用于缺乏雷暴观测数据地区的雷暴资料反演工作。
图1. (a) 基于四个物理量指数雷暴合成平均值的聚类分区，及（b）雷暴发生时各物理量指数的概率分布（阴影区域为10%-90%分位数区间）。
表1. 各区域物理量指数阈值范围
相关研究成果发表在《International Journal of Climatology 》。
论文信息：
Ye, W., Yu, Y., & Cao, J. (2024). Region-dependent meteorological conditions of thunderstorm based on clustering analysis of stability and precipitable water indices. International Journal of Climatology, joc.8473. https://doi.org/10.1002/joc.8473
