能量参数在中川机场雷暴预测中的应用

我国目前的大气探空网, 其时空观测密度尚不足以捕捉强对流天气信号.采用中尺度数值模式MM5对发生在兰州中川机场的5次雷暴天气进行模拟, 利用模拟结果并结合地面观测资料, 计算、分析了雷暴发生、发展过程中一些对流活动指数的变化, 结果表明, 对流有效位势能量(CAPE)和对流抑制能量(CIN)对中川机场雷暴预测有较好的指示意义, 当CAPE＞20 J·kg -1 时就可能出现雷暴, ＞100 J·kg -1 时雷暴较强;经过地面资料修正的CAPE能够更准确地预测雷暴发生时间, 描述雷暴发展过程中的能量积累和释放过程;同时指出, 使用数值模式预测雷暴时, 积分时间不易过长.     

云中闪电及云下部正电荷的初步分析

1986年夏季,我们在兰州中川机场附近对雷暴过程中的闪电进行了3站电场、电场变化及声光差的同步观测。本文定量分析了8月3日和4日两次雷暴过程中的7个云闪放电。结果表明,除一个为云中负电荷区和其上部正电荷区之间的放电外,其余都是负电荷区和云下部范围很大的正电荷区之间的放电。放电中心在海拔高度为3.8—6km之间(对应环境温度为7.6—-13.5℃),中和电矩约18—48Ckm。云下部的这种放电现象在文献中还很少见报道。     

佛山地区不同类型雷暴过程大气重力波的频谱动态特征研究

利用佛山地区2017年1月至2019年10月高精度微压计数据,统计分析佛山地区不同类型雷暴天气的大气重力波频谱特征,结果表明:雷暴天气与重力波的生成、发展密切相关,长周期（90～270 min）、短周期（1～90 min）重力波在不同类型雷暴天气有明显的差异。不同类型雷暴期间,都有大振幅（≥110 Pa）、宽周期范围的长周期重力波,但是强雷暴期间长周期重力波的振幅更大、周期范围更宽,中心振幅大于130 Pa的重力波发生的比率更高;不同类型雷暴激发的短周期重力波具有共同特征,表现为周期10～90 min、中心振幅11～47 Pa,但是大部分强雷暴都会激发10～90 min短周期重力波,发生的比率高于弱雷暴,并且强雷暴更易激发更短周期（1～20 min）重力波,更利于振幅较大（≥50 Pa）的短周期重力波发生。近距离雷暴比远距离雷暴对长、短周期重力波有更积极的影响。部分雷暴发生前约114～168 min,会有长、短周期重力波先兆活动,其中,长周期（90～270 min）重力波平均中心振幅84～106 Pa、短周期（30～90 min）重力波平均中心振幅12～43 Pa;相比远距离雷暴,近距离雷暴的重力波先兆活动发生比率更高;雷暴强度对重力波先兆活动也有影响,强雷暴过程振幅更大、短周期（20～30 min）的重力波先兆活动发生率更高。重力波先兆活动这一特征可能对雷暴预警有意义。     

桃仙机场夏季雷暴气候分析

通过对桃仙机场 1989～1999年 ( 6～8月)雷暴资料的统计分析 ,总结了夏季雷暴的气候特征 ,概括了桃仙机场出现雷暴的 7种天气形势 ,为雷暴预报提供基本资料依据。     

逊克雷暴天气统计分析

通过对逊克站1960～2000年雷暴观测资料的统计分析,总结了逊克雷暴时间分布的基本特征,逊克年均雷暴日数为26d;雷暴月分布以盛夏最多;日分布以11～21时雷暴出现最多。     

雷电天气短时临近预警报系统

用1996～2005年Micaps系统高空、地面报文资料和福建省地面气象观测站的雷暴实况资料,分析福建雷暴气候特征、雷暴天气系统类型;从产生雷暴天气的物理条件,统计分析得出福建雷暴天气的物理预报因子及不同季节的预报指标;用2003～2005年龙岩市雷暴实况资料和龙岩新一代多普勒天气雷达产品CR及ET资料,统计得到不同季节产生雷暴天气的龙岩新一代多普勒天气雷达产品预报指标.研制福建0～12h雷电天气预警及龙岩市0～1h雷电天气短时临近预报系统.     

西藏地区雷暴的卫星云图特征研究

利用2006～2008年FY2-C卫星资料和西藏自治区雷暴记录资料,采用通道差异及云指数法对西藏地区雷暴在卫星云图上的特征进行了分析研究。结果表明,雷暴开始时刻,拉萨、日喀则、当雄卫星通道差异和云指数特征明显,红外-分裂窗亮温差值为-5～5℃、红外-水汽亮温差值为-10～10℃和FYCDI云指数为-0.11～0.28K,能较好指示西藏雷暴的开始。从初始时刻至成熟强盛阶段,雷暴的红外和水汽亮温均表现出强烈的降温,其中,雷暴开始时红外和水汽亮温下降约15℃左右,并于1～2小时后达-70℃左右的最低值,达雷暴强盛阶段;成熟阶段雷暴的红外-水汽亮温差值为0～-5℃,FYC_TS值为0左右。      

青藏高原强对流雷暴云分布特征

利用青藏高原1950—2000年50年5～9月的雷暴天气资料,特别是近20年在青藏高原多次实验观测的地面和高空天气资料及部分雷达回波资料,揭示了青藏铁路沿线强对流雷暴天气分布的变化特征及高原强雷暴云日变化和强雷暴云生命史特点。结果表明,夏季青藏铁路沿线强雷暴天气由北向南增加,多雷暴中心在高原中部的那曲、安多和索县一带,呈东西向,与青藏高原山脉走向一致。雷暴发生次数年均达到90次,5～9月占全年的97%。青藏高原强对流雷暴云中有87%产生霰和强阵性降雨,其中有63%为雨夹雹。高原强雷暴云从5月月均达到10次后逐月增加,6月猛增到20次左右,7月最多月均达到25次以上,8月较多达到20次以上,9月减少到20次。高原雷暴云发生时段主要在15～22时(北京时,下同),由北向南推迟,那曲主要在17～19时,拉萨在21～23时,06～11时基本上没有雷暴。那曲出现强雷暴的峰值时段要比拉萨早6h,出现雷暴相对比例高一倍。高原强雷暴云生命史的持续时间≤1h的达到70%以上,持续时间1～2h的达到20%,而持续时间>2h的不到数总数的10%。那曲强雷暴云持续时间明显比拉萨长,且相对比率高。50年间3个时段雷暴发生次数说明,最近10年青藏铁路沿线出现强对流雷暴频数略有减少。     

中川机场雷暴的气候统计特征

采用中川１９８５～１９９４年资料统计分析中川机场雷暴的气候特征：中川雷暴强度较弱、风小、雨少、时间短;雷暴集中出现在５～９月;雷暴日变化明显,以午后到０３时居多;雷暴大风移过本站前多为偏南风,后多为偏北风;雷暴可带来降水,大风、扬沙、冰雹等天气,雷暴时能见度一般大于１０ｋｍ。     

文昌卫星发射场雷暴的活动规律

利用文昌气象观测站1959～2005年雷暴观测资料,分析雷暴对航天发射的影响及文昌卫星发射场雷暴的活动规律。结果表明：直击雷、雷电感应、雷电波侵扰、雷击电磁脉冲等雷电现象对航天发射有严重影响。文昌卫星发射场雷暴在11月～次年3月和03：00～09：00时段发生频率较低,在4月～10月和13：00～20：00时段发生频率较高。     

宁夏雷暴天气过程划分及环流分型和环境场特征

利用1961—2005年宁夏25个气象站雷暴观测资料,根据雷暴发生特点对雷暴天气过程进行划分,得到全区(大部)性、区域性Ⅰ、区域性Ⅱ、持续性、局部性、分散性6类雷暴天气过程;并利用1996—2005年NCEP/NCAR逐日全球再分析资料,对10年来5—9月263例区域性雷暴天气过程进行分析,总结得到有利于宁夏雷暴天气发生的主要环流分型有4类:蒙古冷涡(槽)型、东北冷涡后部横槽型、河套低涡型、西风槽型。其中,前3种类型下易出现持续性雷暴天气过程。易于发生雷暴的环境场特征为宁夏处于500 hPa"西高东低"环流形势下的(弱)西北气流中,地面一般为气旋或热倒槽所控制,蒙古国至我国新疆一带或河西一带有冷锋、切变东移南下,中低层有一定的水汽和辐合抬升条件。     

基于逐时观测的1971—2010年中国大陆雷暴气候特征

目前尚没有研究给出中国大陆长时间序列的小时分辨率雷暴气候特征.基于1971—2010年全国796个国家级基本基准站逐时雷暴观测数据,给出中国逐时雷暴的时、空演变和持续时间等气候分布特征,获得了一些新的事实.中国总体年平均雷暴时数与雷暴日数空间分布形态较为接近,但年平均雷暴日数高值区的青藏高原地区不同,其年平均雷暴时数较...     

北京首都国际机场暖切初雷天气的特征分析

针对近两年北京首都国际机场的两次暖切初雷进行研究,总结预报经验,探讨预报的可行性,结果表明:1)两次暖切初雷中,500 h Pa高度层均有浅槽存在,且500 h Pa高度层的正涡度区到达本场附近的时间与雷雨发生时间一致,同时低层有较强的辐合抬升;2)从雷达图像来看,两次雷雨发生时,本场附近均存在明显的速度辐合,雷雨回波为局地生成;3)相当黑体温度(Black Body Temperature,TBB)越低,对流越旺盛,所以TBB等值线图可以用来推断对流的发展趋势;4)在雷雨发生时段,基于风云2号气象卫星的雷暴云指数值介于0~0.5之间,雷暴云指数的变化趋势可以较准确表征雷雨发生的时间。     

2020年成都双流机场系统性雷暴天气特征

利用2020年成都双流机场雷暴实况与航班运行数据,分析大面积航班延误响应机制（Massive Delay Response System,MDRS）下的系统性雷暴特征。结果表明:2020年成都双流机场启动MDRS响应共21次,黄色和橙色响应分别为17次和4次。MDRS响应下的大气环境具有显著的高湿高能特征,黄色和橙色雷暴天气过程中850 hPa比湿分别为16.23 g·kg?1和17.59 g·kg?1,K指数分别为35.8℃和36.9℃。MDRS黄色响应下,成都双流机场常发生3 h以下的间断性雷暴,高空槽从四川盆地北部延伸至中部,副高位置偏东南,雷暴云团呈现带状或块状分布,35 dBZ以上的雷达强回波区小于终端区面积的1/2,移动方向多为偏东和偏北向。MDRS橙色响应下,双流机场雷暴通常在3 h以上,大气环流具有更显著的涡旋结构,高空槽从四川盆地中部延伸至南部,偏南气流较强,副高位置偏东,雷暴云团具有明显的连续长带状分布特征,强回波区覆盖面积大于终端区的1/2,系统持续时间长,移动速度慢。      

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

海南雷暴气候特征及大气环流背景分析

利用1966～2005年海南地区18个市、县逐日雷暴观测资料及NECP再分析资料和EOF分析方法,分析了海南地区雷暴天气的气候特征及其气候变化的可能影响因素.结果表明:海南雷暴的年际变化呈较明显的下降趋势;空间分布丰要旱现北部内陆地区多、南部沿海地区少的特点;全省雷暴集中发牛在4～10月,盛发期在5～9月;雷暴异常年5～9月平均大气环流与同期500 hPa大气环流特征的关系表现在雷暴频繁年低纬地区的位势高度距平场出现大范围的负距平.当年夏季西太平洋副热带高压较弱,位置偏东,雷暴偏少年则副高较强,脊线偏西.不稳定凶子K指数和TT指数对海南的雷暴有一定预报能力.     

基于闪电聚类方法的西北太平洋区域雷暴活动特征

利用2010—2018年全球闪电定位网(WWLLN)观测资料, 采用基于闪电密度的空间聚类算法(DBSCAN)建立了西北太平洋地区雷暴数据集, 研究了该区域雷暴的时空分布特征, 并进行海陆差异对比。研究结果表明, 在合理设定DBSCAN参数阈值的条件下, 基于WWLLN闪电聚类的雷暴与天气雷达观测在时空分布和过程演变上具有一致性。西北太平洋区域的日均雷暴数为3 869, 雷暴的闪电密集区平均面积为557.91km2, 平均延展尺度为31.99 km, 平均闪电频次为33 str/(h·thu)。在空间分布上, 东南亚沿海地区与热带岛屿的雷暴活动最强, 南海的雷暴活动强于深海。距离海岸线越近的海域其雷暴面积越大。在季节分布上, 整个区域雷暴活动在夏季(6—8月)达到全年最强, 南海雷暴活动6月达到峰值, 而日本东部近海海域的雷暴活动则在冬季达到最强。我国内陆南方地区雷暴3月开始显著增多, 雷暴平均面积达到最大, 但雷暴平均闪电频次5月才达到峰值。在日变化方面, 陆地雷暴活动呈现典型的单峰型特征, 大部分雷暴发生在午后及傍晚。海洋雷暴日变化则较为平缓, 南海具有其独特的雷暴日变化特征。      

北京地区的闪电时空分布特征及不同强度雷暴的贡献

利用北京闪电定位网(BLNET,Beijing Lightning Network)和SAFIR3000(Surveillance et Alerte Foudre par Interometrie Radioelectrique)定位网7年共423次雷暴的闪电资料,并按照雷暴产生闪电多少,同时参考雷达回波和雷暴持续时间,将雷暴划分为弱雷暴(≤1000次)、强雷暴(>1000次且≤10000次)和超强雷暴(>10000次),分析了北京地区的闪电时空分布特征及不同强度等级雷暴对闪电分布的贡献。北京总闪电密度最大值约为15.4 flashes km-2a(^-1),平均值约为1.9 flashes km^-2a(^-1),大于8 flashes km^-2a(^-1)的闪电密度高值区基本分布在海拔高度200 m等高线以下的平原地带。不同强度雷暴对总雷暴闪电总量贡献不同,弱雷暴(超强雷暴)次数多(少),产生的闪电少(多),超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占总雷暴闪电的37%和56%。不同强度雷暴对总雷暴的闪电密度高值中心分布和闪电日变化特征影响显著,昌平区东部、顺义区中东部和北京主城区是总雷暴闪电密度大于12 flashes km-2a(-1)的三个主要高值区中心,前两个高值中心受强雷暴影响大,而主城区高值中心主要受超强雷暴影响。总雷暴晚上频繁的闪电活动主要受超强雷暴和强雷暴影响,这两类雷暴晚上闪电活动活跃,分别占各自总闪电的69%和65%,而弱雷暴闪电活动白天陡增很快,对总雷暴午后的闪电活动影响大。另外,不同下垫面条件闪电日变化差异大,山区最强的闪电活动出现在白天,午后闪电活动增强很快,主峰值出现在北京时间18:00,而平原最强的闪电活动发生在晚上,平原(山麓)的主峰值比山区推迟了约1.5小时(1小时)。     

Spatial and temporal variations of thunderstorm activity in the Northern Caucasus

Space distribution is considered of thunderstorm activity in Northern Caucasus during 1936–2006. Area distribution is presented of numbers of days with thunderstorm and of thunderstorm duration. Time variations are analyzed of mean numbers of the days with thunderstorms and of the thunderstorm mean duration, which probably represent a part of climate changes at the area under consideration. The largest variations of thunderstorm activity occur in the western part of the Northern Caucasus, where annual number of the days with thunderstorms reaches 70. Minimum changes in the thunderstorm characteristics occur in the eastern part of the area, with annual number of the days with thunderstorms equal to 25.     

复杂地形下北京雷暴新生地点变化的加密观测研究

2008 年8 月14 日北京发生了雷暴群形式的局地暴雨,雷暴新生地点复杂多变,形成了多个γ 中尺度的强降水中心。本文利用近年来北京气象现代化建设取得的加密地面自动站、多普勒雷达、风廓线仪、微波辐射计等多种新型高时空分辨率观测资料及雷达四维变分同化系统（VDRAS）反演资料,通过精细分析地面（边界层）风场、温度场等的演变特征,讨论了雷暴新生地点变化的机制。结果表明:复杂地形与雷暴冷池出流作用相结合,主导了雷暴新生地点的变化,进而影响γ 中尺度强降水中心的变化;天气尺度高低空涡、槽的配合不一致,并且系统移动缓慢,以及对流层低层的弱的环境垂直风切变,是雷暴冷池结合复杂地形发挥雷暴新生地点主导作用的重要前提;复杂地形使得冷空气在一定范围内流动,在边界层产生碰撞和辐合,起到触发和增强对流作用,并使得对流风暴的形态和走向与地形呈现出紧密相关性;一定强度的冷池出流、边界层前期的暖湿空气和对流不稳定能量的积累,是冷池出流触发雷暴新生和演变的必要条件;北京周边地区的雷暴,通过其雷暴冷池出流沿着沟谷地形或向平原地区流动,与北京山谷或城区的边界层暖湿空气形成辐合抬升机制,触发雷暴新生。