Analysis of 11-years dynamics in spatial distribution of lightning density in North Asia
Authors: Тарабукина Л.Д. , Козлов В.И. , Иннокентьев Д.E. 
Published: December 2021

Проведен анализ 11-летних временных рядов количества грозовых разрядов суммарно по территориям двух крупных областей повышенной плотности молний (более 10 раз по сравнению со значениями на окружающем пространстве): условно обозначенных как восточный регион — 40–55º с.ш., 110–140º в.д., и западный регион — 47–62º с.ш., 60–90º в.д. Дискретное разложение рядов (разрешение в 1 сутки) с помощью вейвлет-функции Мейера до 5 уровня (восточный) и 4 уровня (западный) показало смещение максимума сезонного хода грозовой активности в регионах в начало и ближе к августу из года в год с периодом около 3 лет. Периодичность в вариациях грозовой активности более выражена в Фурье-спектрах в западном регионе: 4, 7, 14 дней. Плотность молний в Северной Азии в пространстве можно описать как пояс вокруг 50º с.ш. со смещением южнее на востоке и значительном увеличении плотности в двух областях. Предложено аналитическое выражение в виде изменяющейся с долготой гауссовой функции широтного хода, суммированной с линейной функцией фонового спада общего уровня активности к северу. Параметры, входящие в гауссову функцию, представлены зависимостью плотности от долготы. Параметр широты достаточно аппроксимируется линейной функцией долготы, параметр уширения распределения по широте – суммой трех гауссовых функций. Их межгодовое изменение пренебрегалось в данном решении. Параметр, ответственный за описание пика плотности, описывается суммой двух гауссовых функций, и в их коэффициенты введена зависимость от года. Межгодовые вариации коэффициентов вторичных функций предложено представлять в виде суммы Фурье-рядов с двумя-тремя гармониками. Таким образом, получены оценки вариабельности параметров аналитического выражения широтно-долготного распределения плотности грозовых разрядов в десятилетнем масштабе

In this study, we analyzed 11-year time series of lightning strokes number over two large areas with increased lightning density (more than 10 times compared with the values in the surrounding area). The so-called “eastern” region is 40–55º N, 110–140º E, and the “western” region is 47–62º N, 60–90º E. The discrete decomposition of the series (of daily resolution) using the Meyer wavelet function to fifth level (eastern) and forth level (western) showed a shift in the maximum of seasonal variation in the regions from the beginning of June to beginning of August from year to year with a period of about 3 years. The periodicity in the seasonal variations of lightning number obtained by the Fourier spectra appeared in the western region more clearly: 4, 7, 14 days. The spatial distribution of lightning density in North Asia can be described as a belt around 50º N with a more than 5 degrees latitude shift to the south in the east with significant peaks in density especially in two regions. The analytical expression is suggested in the form of a latitudinal Gaussian function varying with longitude summarized with a linear function as the background decline to the north of the general lightning activity level. Thus, estimates of the variability of the analytical expression parameters defined the latitudinal-longitudinal distribution of the lightning density on a ten-year scale were obtained.