基于ADTD数据的江西省雷电活动特征分析

利用雷电探测定位系统观测的2008—2014年ADTD资料,分析了江西省雷电活动时空分布特征。结果表明:1)江西省雷电频数平均为6.12×105次/a,逐年变化趋势不明显;正地闪电流强度平均为22.22 k A,负地闪平均为-7.99 k A,正地闪电流强度是负地闪电流强度绝对值的2.78倍。2)6—8月为雷电活动频发时段,正地闪活动比例冬季却最高,秋季次之;午后雷电活动最频繁,其中12—21时为雷电活动最频繁时段,约占总地闪数的79.4%;正地闪电流强度中值为17.46 k A,负地闪电流强度中值为-7.01 k A。3)雷电活动频数和强度空间分布年际变化较大,其中九江市辖区、南昌东南部—抚州中北部一带局部正地闪比例为9%—15%。     

广西VLF/LF和ADTD闪电定位系统对比分析

利用广西2016-2019年VLF/LF和ADTD两套闪电定位系统的地闪资料进行对比分析,并利用典型雷灾事故数据进行评估。结果表明,两套系统的监测结果均以负地闪为主,VLF/LF探测效率约是ADTD的2.6倍,尤其是正地闪以及弱地闪探测效率明显提高,VLF/LF地闪平均雷电流幅值较ADTD偏小且两者差异较大;在地闪频次及雷电流幅值的年变化和日变化上,两套系统的监测结果较为一致,月变化差异较大;在空间分布上,两套系统的地闪密度分布较为一致,雷电流幅值分布差异较大;雷灾事故评估表明VLF/LF定位的准确性和可靠性优于ADTD。     

山西省两套闪电定位系统地闪监测结果对比

利用山西省ADTD与VLF三维闪电定位系统2017年探测的地闪资料和雷灾记录,对地闪的时空分布特征及电流强度进行对比分析。结果表明:三维定位系统对山西地闪的探测效率高于ADTD系统,探测的闪电数是ADTD系统的2倍,且对雷电灾害的定位精度高于ADTD系统;两套系统地闪的日变化(正地闪除外)、月分布特征及峰值时间基本一致;三维系统的闪电密度3.0 fl·km~(-2)·a~(-1)以上高值区域较ADTD系统显著增加,0.3 fl·km~(-2)·a~(-1)以下极小值范围大幅度减少。     

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。     

湖北黄冈地区2006～2011年闪电时空分布特征分析

利用湖北省2006—2011年13个ADTD站的闪电定位资料,对黄冈地区的闪电频次、电流强度与极性等方面的时空分布特征进行分析。结果表明,黄冈地区以负闪电为主,负闪电占总闪数的97.4%,平均闪电强度为37.59 kA;正闪电仅占总数的2.6%,平均闪电强度47.36 kA。正、负闪电的发生频次有明显的日变化和季节变化特征。闪电频次的日变化呈双峰值型,高峰值出现在16时与19时。季节变化呈明显单峰值特征,4—9月闪电次数占总闪数的94.6%,其中6—8月占83.6%。闪电高密度区主要集中于黄冈中部的黄州、团风、浠水及罗田南部地区,密度值普遍在80次(/25 km2.a)以上。雷电流强度值主要集中在10～60 kV之间,占总次数的89.1%。     

一次特大暴雨过程三维和二维系统闪电特征对比分析

利用三维(ADTD-2C)和二维(ADTD)闪电定位系统资料, 对比分析了湖北省一次特大暴雨过程中两套系统闪电活动特征, 得出以下结论: (1)本次过程中地闪多于云闪, 二者均以负极性为主。(2)三维系统正地闪在地闪中的占比低于正云闪在云闪中的占比, 高于二维系统正地闪在地闪中的占比。(3)三维系统雷电流幅值集中分布在0~30 kA, 较二维系统(10~50 kA)更集中, 三维系统的雷电流累积概率较湖北省多年统计结果明显偏小, 二维系统的雷电流累积概率略高于统计值。(4)两套系统总地闪和负地闪活跃时段基本一致。(5)两套闪电定位系统地闪密集区基本一致, 且和云闪密集区基本重合, 闪电分布集中程度高, 主要分布在槽前正涡度平流区。三维系统地闪密度大于二维系统, 最大值分别为5.78 fl/(km2·d)和2.39 fl/(km2·d)。三维系统中正、负闪电交错分布, 二维系统中正、负地闪局部存在空间分离现象。(6)云闪密度大小与二维地闪相当、水平分布特征与三维地闪一致。垂直方向上, 云闪主要发生在10 km以下, 其中2~4 km云闪分布密集, 占总云闪的47.24%。      

2007—2019年湖北省地闪分布特征及雷电强度等级划分

根据2007—2019年地闪监测资料,采用数理统计方法,分析湖北省闪电活动时空分布特征,融合地闪密度和雷电流强度,提出雷电强度的概念,并完成湖北省雷电强度等级划分。结果表明：湖北省以负极性闪电为主,占94.7%,平均正地闪强度为50.2 kA、负闪36.0 kA、总闪37.0 kA。闪电活动主要集中在全年的3—9月、全天的14—20时,闪电活动较弱的月份、时段发生正地闪的比例较高。正地闪强度月变化大致呈“V”型,总闪电和负地闪强度逐月波动变化。雷电流强度日变化主要呈单峰单谷型,正地闪强度09时最大,15时最小,总闪电和负地闪13—14时雷电流强度最小,05时最大。地闪密度和雷电流强度存在地域性差异,整体呈东高西低分布特征。湖北省雷电强度可划分为高、中、低3个等级,高值区主要位于湖北东部的大别山、幕阜山与江汉平原交汇地带以及湖北西部山区向江汉平原的过渡地带;湖北西南、湖北西北以及湖北个别边缘区域雷电强度等级较低;中值区主要分布在湖北中部平原一带。     

北京及其周边地区闪电活动的时空特征

利用具有总闪观测能力的SAFIR3000在2005-2007年对北京及周边地区(天津、唐山、廊坊等)的观测资料,分析了该地区云闪和地闪时空分布特征.结果表明:云闪高发时段在15:00-次日00:00,峰值在19:00,高发月份在6-8月,峰值在7月;云闪空间分布高值区在北京东北部、天津北部、承德西南部一带,约为30次/(km2·a);云闪平均高度(海拔高度)日变化差异不大,季节变化夏季最高,冬季最低;高度在9～10 km的云闪最多,占云闪总次数的10.97％.地闪高发时段、月份、地闪高值区(密度约为5次/(km2·a))与云闪基本相似,不同之处在于云闪日分布多为单峰,而地闪为双峰,云闪高值时段开始与结束时间均比地闪早;云闪空间分布高值区密度约为地闪的6倍.3 a平均正闪占地闪总数百分比为16.44％,夏季该百分比较低,春秋季较高,其月际变化与正闪次数月际变化相反.总闪时空分布特征和云闪更为相似,总闪高值区分布和卫星探测得到的基本一致.     

基于ADTD资料的北京地区雷电流幅值特征分析

为研究北京地区雷电流幅值特征,以2009—2016年ADTD资料为样本,统计分析了电流强度的时空分布规律和电流幅值累积概率分布特性。研究结果表明:该期间北京地区共发生155 567次闪电,其中电流幅值为0～200 kA的闪电占全部的99.5%以上,从2012年起,该地区发生大于300 kA的闪电次数明显减少。正闪电流幅值分布范围较分散,平均电流强度为63.5 kA,最大幅值为953.9 kA,而负闪则相对集中,平均电流强度为33.9 kA,最大为992.7 k A。北京地区冬季雷暴以负极性为主,发生频次虽少,但平均强度更大。此外,总闪的电流幅值累积概率表达式主要受负闪影响,且采用IEEE工作组推荐的表达式更能客观反映北京地区雷电流幅值累积概率分布特征。     

LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的对比分析

为了更全面地了解LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的准确性,利用安徽省2010年3—9月两套闪电定位系统监测到的资料,对比分析安徽省雷电活动规律,结果表明:两套资料在地闪总数、地闪时间变化、地闪空间分布、雷电流极性和强度等方面都存在较大的差异,LD-Ⅱ型闪电定位系统积累的资料时间较长,但ADTD型闪电定位系统在地闪空间分布、雷电流极性和强度的探测方面准确度更高.与雷灾资料对比发现,ADTD型闪电定位仪监测到的闪电记录距离受灾点较近、误差较小.     

京津冀地区雷电活动时空分布特征

基于河北省电力部门2005—2014年16站闪电定位资料,对京津冀地区地闪频次和雷电流强度的时空分布特征进行统计分析。结果表明,京津冀地区正地闪占地闪总数的7.33%,该比率高于河南的3.16%,低于内蒙古高原的9.60%。地闪主要出现在夏季,占全年的90.0%;春、秋两季,正地闪所占比率高于地闪频繁的夏季。地闪主要出现在15:00—19:00,最大值出现在16:00,其中正地闪的峰值比负地闪晚1 h。该地区50%以上的地闪雷电流强度集中在20~45 k A之间,其中负地闪与正地闪的平均雷电流强度分别为40.46 k A、74.16 k A,正地闪的平均雷电流强度是负地闪的1.8倍。3月的平均雷电流强度最大;上午的平均雷电流强度大于下午。地闪高密度区主要集中在燕山南麓和太行山东麓迎风坡面的山区与平原过渡区、下垫面水汽充足的水体和湿地区域以及人口相对集中的城市中心区;雷电流强度80 k A的闪电主要分布在京津冀地区的东部沿海、河北中东部平原、张家口西北部以及承德北部,且闪电强度较大的地区闪电密度较小。唐山、保定、沧州地区处于地闪密度和地闪雷电流强度的高值区,该区域在建设工程的选址和防雷装置设计中应充分重视并加强对雷电灾害的防御措施。     

安徽省皖南山区地闪特征对比分析

利用2011—2013年安徽省ADTD闪电定位系统资料,对皖南山区地闪的发生频次、强度、时间及空间等分布特征进行了分析,并与安徽省的地闪分布特征进行了对比。结果表明:皖南山区地闪发生频次占安徽全省地闪发生频次的28.2%,皖南山区地闪的平均密度为3.21(次/km~2)·a~(-1),明显高于安徽全省地闪的平均密度2.51(次/km~2)·a~(-1)。安徽全省和皖南山区地闪的主要类型为负地闪,6—9月为皖南山区地闪活动频繁期,此时段的地闪发生频次约占全年地闪发生频次的90.8%。皖南山区地闪活动主要集中出现在午后至傍晚,14—17时为雷电活动最频繁时段,与安徽全省闪电日变化特征基本相同。皖南山区地闪电流强度主要集中在10—50kA,在雷电流强度高值区,正地闪比例略增加,皖南山区正地闪平均强度为45kA,负地闪平均强度为36kA,均略低于安徽全省的平均值。     

河南省雷电活动时空分布特征

利用河南省气象部门提供的ADTD雷电探测系统2006-2010年的闪电资料,分析了河南地区云地闪电的月变化、日变化及闪电密度和闪电强度时空分布特征.结果表明:河南省云地闪中负闪占绝大多数,占总闪电的96.54％,但正闪平均强度比负闪大.闪电密度大的地区集中在山区和平原过渡区及河网密集、水域分布较广的地区.地闪主要出现在夏季,占全年的91.50％;气温较高的季节里,正闪占闪电总数百分率较低,反之较高.闪电的发生有明显的日变化,集中在13-24时,最大值出现在17时.正、负闪电的强度主要集中在10～60 kA,大于100 kA的闪电主要分布于豫西、豫南和豫东部分地区,且闪电强度较大的地区,闪电密度较小.     

2011—2019年中国长江三角洲区域闪电时空分布特征

利用2011-2019年江苏、浙江和安徽27个探测站ADTD闪电监测定位系统获取的资料,对中国长江三角洲三省一市（上海、江苏、浙江、安徽）一体化协同发展区域云地闪的发生频次、强度进行统计,运用EOF方法分析闪电频次的空间分布特征。结果表明：中国长江三角洲区域负闪数均占总闪数的95%以上,正闪平均强度均大于负闪平均强度绝对值。正、负闪平均强度最大值均出现在江苏,正、负闪平均强度绝对值最小值均出现在浙江。总闪电频数、强度的日变化和月变化特征曲线均呈单峰单谷特征。日变化特征中,总闪强度日最小值在15时,而在随后的16-17时总闪频数出现峰值。全年中,8月的总闪频数最大,总闪强度最小。在每年4月、7月、11月中正闪表现更为活跃。总闪频次空间分布与地形分布相吻合,高海拔地区均出现了高频次闪电分布,总闪强度空间分布则与之相反。根据总闪频次主成分分析,前4个特征向量累计方差贡献达到51.07%,空间上表现出既有全区一致性,又存在明显的差异,空间分布型可划分为全区一致型、南北反相型、交错反相型和东西反相型。     

山东地区闪电的特征分析

利用1998～2000年山东地区雷电探测网获取的云对地闪电资料，从闪电的日变化、闪电的强度、闪电密度、极性等方面研究了山东地区的雷电分布特征。结果表明，云地闪电中负闪占绝大多数；正闪的平均强度大于负闪，在闪电强度较小和较大时发生的正闪占总正闪电总数的比例相应地高于负闪；闪电的发生也有明显的日变化，总体呈双峰双谷形式；闪电的空间分布与地形有关，也与下垫面的性质有关。对部分城市市区闪电密度的统计分析表明，济宁、莱芜、滨州、泰安、济南等位于鲁中地区的城市更应加强人工防雷工作。     

FY-4A与ADTD闪电资料对比分析初探

基于2018—2020年浙江省夏季(6—8月)的FY-4A LMIE数据和浙江省ADTD地闪数据,对比分析了两种闪电资料的时间、空间和强度特征,结果表明:浙江省夏季闪电"事件"和地闪均集中发生在午后与傍晚,闪电"事件"频次的峰值时间比地闪的峰值时间晚若干个小时;闪电"事件"与地闪的密度空间分布特征总体一致,但两者的位置与范围相差较大;闪电"事件"光辐射强度日变化特征明显,其与地闪电流强度是否存在联系仍需进一步研究。     

粤港澳大湾区两套闪电定位系统地闪探测性能的对比分析

根据2014—2018年粤港澳闪电定位系统(GHMLLS)和广东电网地闪定位系统(GDLLS)两套闪电定位系统的观测资料, 对粤港澳大湾区范围内二者的地闪探测性能进行评估和对比, 结果表明, 在粤港澳大湾区, 对于地闪回击记录, 从各月份记录和空间密度的分布上来看, GDLLS的探测数都多于GHMLLS, 二者的比值为1.24;两套系统总回击、负回击、正回击的月分布和日变化特征基本一致; 两系统地闪回击的匹配记录在大湾区大部分区域内的偏差量都在1.5 km内; 对于匹配后的负、正回击电流峰值, 二者有较强的相关性, 相关系数分别为0.99和0.98, GDLLS的负、正回击电流峰值分别为GHMLLS的1.47倍和1.45倍。      

浙江省不同定位方式的地闪数据特征分析

基于浙江省ADTD闪电定位系统监测的近十年地闪资料,研究闪电定位系统不同定位方式的探测效率,分析了各定位方式监测到的地闪频次的时空分布以及强度特征。结果表明:2站定位监测的地闪占总地闪的1/3多,4站定位监测的地闪占1/2左右,3站定位监测的地闪最少。各定位方式监测的地闪占比与日地闪数呈近似指数分布特征,日地闪数小于500次,地闪资料以2站定位为主。2站定位监测的正、负地闪强度只有4站定位地闪强度的1/2左右。在空间分布上,2站定位监测的地闪主要集中在各站点周边,且以各站点的连线呈放射状分布,空间分布不合理。多站定位数据的占比一定程度上可用来说明闪电定位数据的质量,为合理使用地闪资料提供了参考依据。     

2011—2019年安徽南部山区与北部平原闪电分布特征

利用2011年1月至2019年12月安徽省ADTD闪电定位系统监测资料, 对安徽南部山区与北部平原的闪电频次、极性、雷电流强度等参数进行对比分析。结果表明: 安徽南部山区总闪电频次约为北部平原的2.84倍, 北部平原正闪比高于南部山区, 这与两地区强对流天气类型有关。两地区闪电频次的月、日变化均呈单峰分布, 春季、夏季闪电活动明显多于秋季、冬季, 午后至傍晚为一天中的雷电活跃时段, 但南部山区在雷电高发月份及时段的闪电频次波动程度远大于北部平原。在雷电流强度方面, 北部平原整体上大于南部山区, 正、负地闪强度分别高出10.77 kA、9.52 kA, 其中正地闪强度峰值均出现在2月, 负地闪均为10月, 南部山区正、负地闪及北部平原负地闪日强度峰值与频次峰值时段相反。对安徽省总闪频次进行主成分分析表明, EOF分解的前5个特征向量累计方差贡献达到59.137%, 空间上表现出安徽南部山区与北部平原雷电活动变化趋势既具有一致性, 也具有明显的南北差异。     

基于ADTD系统的雷电流波头陡度频率分布特征

通过对ADTD闪电定位系统2006 2008年在重庆地区监测的729598次闪电进行统计,重点分析雷电流陡度的频率分布特征。结果表明:雷电流波头陡度及其频率随极性不同而差异较大,正闪陡度明显大于负闪陡度,而同陡度负闪频率却显著大于正闪;雷电流幅值与陡度相关系数为+0.613;采用电力行业标准DL/T620推荐波头时间反推得到的雷电流陡度和采用Ciger推荐公式计算得到的雷电流陡度的概率分布特征与统计特征差异较大。在此基础上分析了ADTD系统获取雷电流陡度资料的局限性,为合理选取雷电流陡度参数提供理论依据。