不同脉冲电流冲击下多级石墨间隙匹配特性研究

针对石墨间隙不同间距的配合使用问题,根据其工作原理并结合汤逊气体放电理论,采用1.2/50μs开路电压波和8/20μs短路电流波对不同级数的石墨间隙进行试验,结果表明:电压保护水平随着间隙距离的增加而增加,当间隙距离超过2mm时,电压保护水平远大于IEC规定的2.5kV。石墨间隙的残压、通流和动作响应时间都随着石墨级数的增加而增加,且间隙距离与残压比呈负相关关系。验证了石墨间隙的多间隙结构能够有效提升通流容量且减少续流。据此现象及理论分析,提出合理间隙距离条件下设计开关型电涌保护器的方法,在实际应用中具有一定参考价值。     

一次人工引发闪电初始电流及其电磁场变化特征

研制了近距离闪电磁场变化测量系统,并在2005年夏季山东滨州的人工引发闪电试验中,获得了闪电电流和距闪电通道60 m处的1μs时间分辨率的电磁场变化同步观测资料。本文详细分析了一次人工引发闪电放电初始阶段的电流及近距离电磁场。本次引发闪电中火箭拖带的导线底端通过一段5 m左右的尼龙线与引流杆相接,这段空气间隙击穿放电所产生的电流为720A,对应的60 m处电场和磁感应强度变化分别为0.38 kV/m和11.26μT。对同步资料的进一步分析表明,人工引发闪电上行正先导电流脉冲时间间隔为18.0~25.0μs,平均峰值电流为23.0A,变化范围为16.9~41.0A;单个先导过程转移电荷量的平均值为84.3μC,变化范围为57.8~141.0μC。60 m处先导电场峰值和磁感应强度峰值的平均值分别为16.7 V/m和0.3μT,变化范围分别为8.7~28.2V/m和0.116~0.544μT。先导电流峰值Ip(A)与其产生的磁感应强度峰值B(μT)之间满足Ip=61.9B 2.56。     

一次“晴天霹雳”致死事件分析

对2017年广州从化地区一次"晴朗"天气下的闪电致死事件进行调查分析发现,这次事件是闪电首先击中一棵大树,然后击中附近人员头顶致死。根据目击者描述的时间和位置,利用闪电低频电场变化探测阵列的定位数据和广东电力等系统的雷电定位数据,结合广州番禺雷达观测资料,确定此事件是由一次含有7次回击的地闪过程的首次回击造成,其电流峰值强度为-30.9 kA。闪电起始于13.0 km高度的云内,经约600 ms云内发展过程后闪电通道从云体延伸出来,云砧区边缘（0 dBz）到回击点水平距离约300 m,降水区边缘（18 dBz）到回击点水平距离约1.8 km。使用雷击现场等效电路模型,计算旁络闪击空气击穿场强可击穿空气与人头部连接为通路,根据电路分流原理,如果雷电流击中13 m高的大树后流经到"跳点"（树干上方1/4）处后,则有13.2 kA雷电流直接闪击到受害者身上,同时还承受了78.3 kV跨步电压伤害,而距离雷击点10 m远的目击者仅承受1.3 kV跨步电压。      

三类物理过程对台风强度影响的研究

文中设计了一个极坐标系的准地转正压模式 ,一个直角坐标系定常台风环流条件下的准地转正压模式和一个直角坐标系非定常台风环流的准地转正压模式 ,其径向或水平格距均为 2km ,以研究三类物理过程对台风强度的影响 ,即沿方位角方向的线性平流 ,沿径向的线性平流以及非线性平流对中尺度涡旋涡量内传和台风强度变化的影响。结果指出 :沿方位角方向的线性平流可导致螺旋状涡带的形成 ;沿径向的线性平流在一定的参数集合可使涡量内传 ,台风略有增强 ;定常台风环流条件下扰动涡量的非线性平流可使内传涡量明显增加 ,台风明显增强 ;非定常台风环流条件下非线性平流的作用具有两重性 ,一方面可使内传涡量增多 ,有利于台风的增强 ,另一方面 ,在涡量内传过程中 ,原先呈同心圆轴对称的台风基流结构受到破坏 ,形成复杂流型 ,这又使台风趋于减弱。最后讨论了这些结果在台风强度预测方面的可能应用。     

天津地区用电量与气温的非线性响应关系研究

利用门限回归模型和非线性滑动回归模型,分析天津市2014-2019年日用电量和气温之间的非线性关系,并计算得到不同响应关系下的阈值气温。结果表明：天津地区的阈值气温在不同响应关系下存在明显差异,在"V"型非线性响应关系下,阈值气温为18.8℃,在"U"型响应关系下,线性不对称模型的舒适区范围为12.3-23.4℃,非线性模型的舒适区范围为13.7-21.7℃;对比不同模型的预测效果,认为"U"型优于"V"型模型,非线性模型优于线性模型。对阈值气温的影响要素分析表明,相对湿度对舒适区与冷却区的阈值气温影响较大,阈值气温在相对湿度为30%-50%时较相对湿度为50%-70%时偏大2.2℃,相比之下,相对湿度对舒适区与加热区的阈值气温影响不大;天津地区阈值气温会随时间发生明显变化,2002-2005年的舒适区范围较2014-2019年偏大1.4℃。在实践应用中,应根据模型的需求,并充分考虑相对湿度和时间变化的影响选择阈值气温,从而提升用电量预测的准确率。     

中国气候过渡带干旱化发展趋势与东亚夏季风、极涡活动相关研究

利用国家气候中心1961~2000年中国160个测站降水量和NCEP/NCAR全球再分析资料,采取线性趋势变化、相关和水汽输送等分析方法,揭示中国大陆40 a的年和季降水变化趋势显著区域的时空分布特征,探讨与东亚夏季风和极涡活动的某些相关。结果表明:(1)经内蒙古中东部、山西省、河南省、陕西省和甘肃省东部至湖北省西部、四川省西北部和重庆市年降水量线性下降趋势较显著(其中相当部分为中国的气候过渡带),并明显向东与华北大部、东北地区中南部、环渤海地区、山东省和江苏省北部线性下降较显著区连成一片,构成占中国国土面积约1/5的气候变化干旱化区域,其中20世纪90年代年平均降水量负距平为50~100 mm的面积约达90万km2,其季节变化主要为夏、秋两季降水锐减,长江中下游、东南部沿海和广东省大部年降水量线性上升趋势显著,其中江西省20世纪90年代年降水量正距平在200 mm以上;(2)20世纪90年代夏季1000~300 hPa水汽输送积分负距平区与中国40 a气候变化干旱化区域总体相吻合;(3)中国西部地区东部与华北、东北地区中南部、环渤海地区降水干旱化区域连成一片,原因是多方面的,文中初步揭示了与影响中国的东亚夏季风在30°N以北地区活动和太平洋区极涡强度指数自20世纪70年代前后减弱相关显著。     

青藏高原1951—2006年气温距平序列的建立与分析

依照气候距平法,基于"中国均一化历史气温数据集(1951—2004年)1.0版"与2005—2006年逐日平均气温资料,对青藏高原及其邻近区域123个测站的逐月平均气温网格化,进而以面积加权法建立高原1951—2006年逐月平均气温距平序列。最大限度地利用观测资料,着重探讨了利用参考站订正短序列气温资料气候标准值的方法。所建序列的奇异谱分析表明,青藏高原平均气温年际变化的近1/2可解释为非线性上升趋势,近1/5的变化可解释为白噪声。与同期北半球陆地区域相比,二者的年平均气温距平序列的趋势非常相近,高原并未显示变暖的超前性;高原序列中的噪声比率和强度却要大得多,对高原序列线性倾向率的估计有较大的影响。     

长江下游旱涝与夏半年欧亚环流30～60天振荡的年际变化

对 2 5a(1 971～ 1 995年 )逐候东半球热带外 50 0 h Pa高度距平场进行小波分析和旋转主成分分析 ,研究了 30～ 60 d低频振荡的时空变化及其与长江下游夏季旱涝和暴雨频数年际变化的关系。结果表明 :6～ 1 0月欧亚型 (EU)低频振荡强度与长江下游暴雨频数成显著负相关 ,同时 ,提出了能揭示变量间非线性关系的对比函数分析 (CFA)方法 ,发现当 5～ 8月西太平洋型 (WP)低频流型偏强时 ,长江下游暴雨频数增加 ,容易发生洪涝 ;反之 ,无明显影响。仅当前期 3～ 5月南亚大陆型偏强时长江下游降水量偏少 ,而 3～ 5月南亚大陆型偏弱时暴雨频数明显增加。因此 ,长江下游旱涝与低频流型异常之间同时存在线性和非线性相关。     

雷暴中双极性窄脉冲事件的位置与辐射强度

双极性窄脉冲事件（NBE）是一类特殊的大气放电现象,能产生强甚低频/低频（VLF/LF）和甚高频（VHF）辐射。为了探索NBE发生的气象环境和放电特性,选出重庆双频段闪电定位网络在一次雷暴过程中观测到的608次正极性NBE（简称正NBE）和82次负极性NBE（简称负NBE）,对比发生位置和辐射强度。结果表明:正NBE主要分布于7~15 km高度处,归一化到距离辐射源100 km处的VLF/LF电场变化峰值的平均值为13.4 V·m-1,平均VHF辐射功率为73.5 kW。负NBE主要发生在两个高度范围,72例负NBE分布于16~20 km高度,它们倾向于发生在30~35 dBZ回波顶高大于18 km的对流云顶及附近,其平均归一化VLF/LF电场变化峰值为42.7 V·m-1,平均VHF辐射功率为76.9 kW。10例负NBE分布于4~8 km高度,全部发生于对流核内部。其平均归一化的VLF/LF电场变化峰值为2.7 V·m-1,平均VHF辐射功率为18.2 kW。从统计结果看,在VLF/LF频段,上部负NBE的辐射强度普遍强于正NBE和下部负NBE;在VHF频段,上部负NBE的辐射强度与正NBE基本相当,大于下部负NBE;下部负NBE在两个频段的辐射通常弱于正NBE。     

近56a武汉市降水气候变化特征分析

以武汉市1951—2006年逐日降水资料为基础,采用累积距平、线性趋势、移动T检验、5％分位数、小波分析等方法,分析了近56a来武汉市降水气候变化特征。结果表明：（1）近56年来,武汉市年降水量、降水强度呈增加趋势,而降水日数呈减少趋势;（2）除春季外,其它季节以及汛期、梅雨期、伏旱期等时段的降水量均有所增加;降水日数在春、秋季、汛期呈下降趋势,其余时段则为增加趋势;降水强度在夏季、伏早期呈减小趋势,其余时段均为增大趋势;（3）梅雨期、年的降水量变化较为一致,其周期性变化明显,主要表现为10a年代际周期,突变点约在1979年;（4）1960、1970年代暴雨日数较少,在1979年前后突变增多后,进人多暴雨阶段;（5）历年最大日降水量、5％分位数极端降水强度、暴雨平均强度变化略有减少趋势但不显著,而大暴雨平均强度减弱趋势明显。