“西马仑”与“海贝思”台风特大暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图和雷达回波等资料,采用多种物理量诊断分析方法,对路径相似、在闽南地区产生特大暴雨的1308号台风"西马仑"和1407号台风"海贝思"的环流形势特征、云系结构特征及水汽、动力、热力条件进行了对比分析。结果表明:"西马仑"的过程特点是雨强大、降水时间集中,而"海贝思"的特点则是雨强小、降水时间长;"西马仑"云系结构紧密,属中尺度对流云团降水,而"海贝思"云系结构松散,其外围的螺旋云带产生的列车效应是产生特大暴雨的重要原因;两个台风都具有低空急流、风速辐合、低层辐合高层辐散流场等有利于产生特大暴雨的环流形势特征;两个台风都存在低空偏东风和偏南风急流,两支急流为暴雨区提供了充足的水汽条件,低空急流较强的时段与强降水时段相对应;台风中心附近强辐合辐散区的建立和维持是产生特大暴雨重要的动力条件,水汽辐合区的面积和强度与暴雨区范围和降水强度相吻合;垂直速度大值区的维持时间与强降水的维持时间相一致;垂直速度、假相当位温和水汽通量散度的增大和减小,可作为降水增大和减弱的重要依据之一;暴雨区主要落在700 h Pa螺旋度场大值区内,所以螺旋度分析可为台风暴雨落区预报提供参考依据。     

广州两次雷暴过程地闪与大气电场特征对比分析

利用安装于广州塔塔顶500 m的大气电场仪(简称电场)数据、广州双偏振雷达资料、粤港澳闪电定位系统数据和ERA5再分析资料等数据,对比分析了2020年8月15日和9月23日广州两次雷暴天气过程的地闪活动特征以及地闪活动与电场变化特征的关系。结果表明：由局地热力不稳定引起的“局地性雷暴”地闪频次低、伴随弱降水,而由中尺度系统引发的“系统性雷暴”地闪频次高、伴随短时强降水。两次过程的地闪频次和电场变化呈双峰分布,地闪爆发时电场变化显著,频域能量达到峰值。“系统性雷暴”的消亡阶段电场在正负极之间大幅度缓慢波动,呈现阻尼振荡(End Of Storm-Oscillation,EOSO)特征,而“局地性雷暴”消亡时电场未出现此特征。时域下电场剧烈变化和频域能量明显提高时,意味着雷暴云团正在靠近或附近有闪电发生;电场频域能量迅速减小且集中于低频段,表明雷暴正在消亡或远离测站。电场的时频特征对雷暴的生消具有指示性作用,为电场数据与其他资料融合应用于雷电风险预警予以参考。     

圭峰山灾害性天气风险分析

基于新会区气象观测站2015—2019年雷电、降雨、强风等资料,采用分类统计分析法,研究了圭峰山公园景区灾害性天气风险,结果表明:(1)圭峰山景区发生雷电灾害的风险高,每年5—9月份的13:00—21:00为雷电高风险时段;(2)雷电地闪密度随景区地理海拔的升高而增大,山顶天鹅湖地闪密度最高,地闪密度达16.79次/(km²·年);(3)降水有明显的月变化,每年4月降水明显增多,5—8月是全年降水最集中的月份,也是短时强降水最频繁的时段;(4)强风变化无规律性,年均日强风达74d以上,1—3月强风相对较少,4—6月突发强风活跃,7—9月强风变化受台风的影响范围和台风级别影响。     

2006年“珍珠”台风影响期间福建省降水酸度分布特征分析

利用2006年"珍珠"台风影响福建省期间的酸雨监测资料和新一代天气雷达回波资料,对城市降水酸度分布特征及福州市短时段降水酸度进行分析,结果表明:来自海上的台风降水呈偏碱性;登陆后台风对福建省城市降水酸度的影响与其螺旋雨带上降水云团的移动路径及城市周边污染源分布有关;"珍珠"台风的短时段降水酸度并非保持恒定,对福州市降水酸度的影响会随着台风强度、风场结构的变化及螺旋雨带上降水云团途经下垫面城市大气污染排放状况而发生改变.     

地闪与对流性天气系统中降水关系的分析

利用１９９７年夏季在中国科学院兰州高原大气物理所平凉雷电与暴雹实验站设置的３站闪电定位系统所取得的地闪资料与雷达、降水及探空等资料进行了对比分析,发现地闪与对流性天气中的降水有较好的相关性,这种相关性用来对一般性对流天气中降水进行估测是可行的。通过非线性回归近似拟合得到平均雨强与对应时段内的地闪数回归方程为Ｒ＝１．６９２ｌｎＦ－０．２７３,相关系数ｒ为０．８６４１。同时地闪频数与层结最大不稳定能量一样能够指示对流性天气的发生和发展。     

2007年浙江地区梅雨期闪电特征的分析

基于浙江省闪电探测网获取的地闪资料,从闪电的空间分布、日变化、强度等方面分析了2007年浙江地区梅雨期的闪电分布特征.结果表明,浙江地区梅雨期闪电的空间分布与地形有关;云地闪中负闪约占97%;地闪具有明显的日变化,总体呈单峰单谷形式;地闪的强度与频数存在反位相的关系.另外,本文对闪电与降水的关系进行初步分析,发现2007年浙江地区梅雨期降水与正地闪具有较好的相关性,得到午后累计降雨量与对应时段内正地闪频数的回归方程P=8.8016R+491.54,相关系数r为0.3.     

超强台风“威马逊”的地闪活动及大气电场特征

利用海南省气象局在海南岛内布设的地闪定位网、海口地区组网大气平均电场仪及雷达对超强台风"威马逊"过程的监测资料,分析了该过程在海南岛过境(2014年18日12时至19日12时)时陆地及附近海域的地闪活动的时空分布特征。闪电监测结果显示,18日18时起,发生的地闪数目开始增多,至18日22时达到顶峰,至19日8时以前仍保持较强的频数。地电主要发生在东方市境内及近海,最大密度值出现于洋面,达到了4.7次/km2(海面),陆地最大地闪密度为1.6次/km2。通过对地面电场的演变特征分析来看,嵌于台风外围雨带里的对流云具有三极性电荷结构特征,这与大部分常规夏季雷暴云具有一致性。     

贵州2008—08—15强降水过程闪电特征浅析

利用闪电定位仪、常规地面观测、物理量场、雷达卫星资料来分析一次强降水过程的闪电特征。着重分析了地闪的时空分布、地闪潜势、地闪和雷达回波强度的关系,得出本次降水过程主要以负地闪为主,但不同降水时段正地闪所占比例不同,负地闪主要分布于贵州中部地区及东北部,正地闪分布较为分散,不稳定能量的积聚对闪电的发生起重要作用。雷达回波强度对闪电的发生有重要的指示作用,地闪主要发生在回波强度〉40dBz的地区及周围,但不同降水时段回波值不同,有的时段地闪主要发生在回波强度〉35dBz的地区及周围。     

青藏高原东部地区的大气电特征

对青藏高原东部地区大气电热特征的分析发现：晴天大气电场的日变化呈单峰单谷型,峰值出现在０４：００￣０５：００左右,谷值出现在１７：００￣１８：００左右;雷暴电荷结构主要为偶极性,雷暴持续时间短,大约有７３．３％的雷暴持续时间小于０．５ｈ,闪电较少。不同降水过程的雷暴,地面电场特征不同。负地闪比正地闪多,正负地闪的比例约为１：８。７７．８％的负地闪为单次回击,正地闪均为单次回击。正地闪比负地闪的强度     

风廓线雷达资料在台风“电母”影响过程中的应用

利用FNL1.0×1.0资料、常规气象观测资料和海口风廓线雷达资料,初步分析了2016年8月台风"电母"的影响过程及其风廓线雷达特征。结果表明:该次台风降雨强度极大、雨量西多东少、分布极不均匀。风廓线雷达资料对台风的降水影响有一定的预报作用,其水平风场结构可以反映出"电母"移动的过程;垂直速度变化与"电母"的降雨开始和结束时间及雨强有较好对应关系;折射率结构常数(C_n~2)可以很好地反映出大气运动的变化趋势,预报时可结合垂直速度进行综合分析。     

海南文昌地区夏季雷暴地面电场观测及分析

为了了解海南文昌地区雷暴电环境的基本特征,利用安装于距地面3.5 m 楼顶的大气电场仪和雨量资料,分析了文昌夏季阵性降水对应不同类型的电场特征、单体雷暴活动电场演变规律及降水和闪电之间的关系。通过分析发现过观测场顶部无闪电的阵性降水过程地面电场极值较小,电场和降水基本呈现反向同步的变化特征。过顶单体雷暴在闪电发生前,地面电场提前产生扰动,明显的扰动一般提前于电场过零点约15～30 分钟,第1 次闪电发生一般提前于降水20～30 分钟。统计多次较强单体雷暴过程发现,阵性降水之前和降水过程中闪电比较密集,降水后期闪电较少发生,降水强度和闪电频次有一定的正比例关系。典型单体雷暴进入衰退期电场变化呈现出较为明显的阻尼振荡(EOSO)。      

超强台风“利奇马”(1909)的闪电活动特征

利用风云四号A星(FY-4A)装载的闪电成像仪探测到的闪电实时定位资料和中央气象台提供的台风定位资料,分析了2019年第9号超强台风“利奇马”的闪电时空演变特征。结果表明:“利奇马”在强台风阶段的日平均闪电密度最大,其次是超强台风阶段。处于增强阶段(△V>0 m·s^-1)时的闪电活动强于减弱阶段(△V<0 m·s^-1),气旋强度稳定时(-5 m·s^-1≤△V<5 m·s^-1),闪电活动最弱。台风成熟以后闪电密度基本呈现出三圈结构。闪电的空间分布具有不对称性,在台风移动方向左侧的闪电数量明显多于右侧。台风外围雨带中的闪电远远多于台风中心发生的闪电,台风中心发生的闪电所占比例不到总数的1%。在台风两次增强阶段均出现闪电的爆发,在台风最强阶段也有较多的闪电发生。在台风最强时期的前半段,眼壁闪电数明显爆发至最大,在台风减弱阶段,眼壁闪电发生很少。     

一次强暴雨过程地闪活动特征与中尺度对流系统和强降水的关系

利用2007年8月8日18时至9日02时发生在陕西关中强暴雨期间的地闪、卫星TBB、雷达回波和地面加密降水资料,通过统计和对比分析的方法,分析了地闪活动特征及其与中尺度对流系统（MCS）和强降水的关系。地闪活动特征分析显示,暴雨过程中负地闪占绝对优势,为总地闪的97.7%。负闪频数和总闪频数的逐时演变趋势完全一致且呈现两峰一谷的趋势,正闪频数的变化呈现三峰两谷的趋势,但是正闪频数最大值与总闪、负闪频数峰值时间一致。负闪活跃期正负闪6 min演变均表现为多峰结构,正闪的波峰提前于负闪的波峰12 min。负闪频数变化和MCS、雷达反射率因子演变对比分析表明,负闪发生区是未来对流云团和对流发展加强区,负闪频数密集区位于对流云团前部TBB等值线密集区,负闪频数的急剧增加意味着未来对流系统的猛烈发展;负闪主要出现在回波强度大于40 dBz的区域,正闪则落到强回波中心两侧30～40 dBz的回波区,中尺度对流系统快速发展加强期,负闪密集区位于回波单体的前沿,中尺度系统发展稳定少动期,负闪大部分集中在各对流单体的强回波中心附近。对比分析地闪与暴雨发生发展的关系可见,地闪的发生和急剧增加对暴雨发生和发展加强有很好指示意义,初闪的发生提前于强降水发生,地闪急剧增加与降水强度猛增密切关联,负地闪发生密集区是未来强降水发生区。     

一次强雷暴中的多灾种天气特征对比分析

用Micaps和NCEP再分析资料对2012年7月3日发生在淮河以南地区的大范围强雷暴天气进行了分析,得出高、低空急流配置,形成低空辐合,高空辐散,槽线由高到低前倾,有利增强大气不稳定层结,中尺度切变线南北摆动具有触发对流作用等,为该区强雷暴多灾种天气的发生,提供了动力和热力条件。从云图、雷达参数和地闪特征对比分析得出冰雹、雷击、强降水,分别发生在强对流云团发展的不同时间和不同部位。其云团的形态、强度和范围等也不同。冰雹所表现出的回波强度、回波顶高和垂直积分液态水含量为最强,雷击次之,强降水最弱。在地闪出现的各个阶段都有可能出现雷击事故,但多为负地闪,强度均较强。强降水过程多为负地闪,强度较弱,降水集中时段,地闪频次高。冰雹发生时地闪频数明显下降,且多为正闪。雷击过程强度和陡度变化最平缓,冰雹过程突变最明显。雷击发生在整个地闪过程中强度和陡度都相对较大的时刻;冰雹发生前约半小时有强度和陡度的骤增;强降水阶段地闪平均强度和陡度都最小。     

一次强雷暴天气与大气环境场的关系分析

雷电是电荷聚集到一定程度的放电现象,当雷暴云中电荷累积,在地面附近大气就会有相应的感应电场,因此通过大气电场脉冲波形变化,结合雷达回波资料,可以判断雷暴云的发展阶段。本文分析了2010年8月11~12日陕西省有闪电定位监测网络以来最强的一次雷电天气过程。该过程全省范围内共发生闪电23 570次,8月11日单日闪电14 470次,整个过程以负闪为主,闪电频数高,同时伴随强降水发生。分析发现,此次强雷电天气过程与大气环境场具有以下对应关系:强雷电的发生与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;另外还与潜在对流性稳定度指数、抬升指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,但强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

西藏高原闪电特性时空分布特征

利用2009年6月至2011年5月西藏高原闪电监测系统的闪电监测资料,分析了高原闪电分布的时空特征,结果表明:高原的闪电平均强度为61.89 kA,负闪占闪电总数的78.2％,平均强度55.97 kA,正闪占21.8％,平均强度83.14 kA;雨季前的闪电中主要为正闪,正闪占73％;而雨季期间的闪电中,正闪仅占闪电总数的9％;闪电频次的日变化特征呈单峰型分布,主要集中在15:00-21:00这段午后至夜间的时段内,且在17:00达到峰值,与午后至夜间这段时间为强对流发生条件较好的时段相一致,03:00至12:00左右是高原闪电低发时段;闪电的高发地区为那曲地区中东部、昌都地区西部、日喀则地区东部及山南地区,其中负闪有两个强中心,分别位于那曲地区的嘉黎县和山南地区的朗卡子县,而在南部的错那县也为正闪强中心;闪电强度表现为冬季高、夏季低,各月的闪电平均强度均在50 kA以上;拟合出高原地区的总闪、正闪和负闪的雷电流强度累积概率方程,拟合率均达0.99以上.     

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。     

基于小波技术的地面大气电场数据处理

使用安装在南京信息工程大学实验场的法国电场仪AMEO340于2009年观测试验期间的观测资料,将大气电场仪采样序列数据经快速傅里叶变换,得到序列的功率谱。对晴天和伴有闪电天气的地面大气电场数据进行了小波函数为sym5的7层分解,大大降低了地面大气电场数据波形的重叠度。通过对伴有闪电天气的地面大气电场数据进行小波7层分解,地面大气电场信号的低频部分不仅突出显示了地面大气电场值的主要变化趋势,而且能清晰的分辨出闪电过程中较强的正负地闪次数。为利用地面大气电场强度值的变化特征进行闪电预警提供了更有效的信息。     

广东野外雷电综合观测试验十年进展

雷电野外科学试验是认识雷电发生、发展物理过程及其致灾机理的重要途径,也是开展真实雷电电磁环境下雷电防护技术测试的重要方式。自2006年开始,中国气象科学研究院和广东省气象局在广州野外雷电试验基地,持续合作开展了雷电野外综合观测试验,在人工触发闪电和自然闪电物理过程及其雷电防护技术测试试验等方面取得了若干研究结果。十年期间共成功触发闪电94次,回击电流峰值最大值为42 kA,平均值为16 kA;分析给出了自然闪电预击穿过程电场变化脉冲特征类型和差异;观测发现高建筑物上行连接先导可达几百米甚至超过1 km,其发展速度可达106 m/s量级,下行先导与上行连接先导的连接呈多样性;雷电防护技术测试试验表明人工触发闪电近距离电磁场耦合在架空线路上的感应电压达到千伏量级,多回击、长连续电流和地电位抬升是造成浪涌保护器(SPD)损害的主要因素;闪电定位系统探测性能的评估结果显示粤港澳闪电定位系统的闪电和回击的探测效率分别为96%和89%,定位误差算术平均值为532 m,回击电流强度的估算值约为真实值的0.63倍。     

安徽省马鞍山地区闪电时空分布特征

利用2006--2009年安徽省LD—II型闪电定位资料,对马鞍山地区闪电时空分布特征的分析表明,马鞍山地区以负闪为主,负闪占总闪电数的98％,平均闪电强度44．5kA。正负闪电发生的频次有明显的季节变化和日变化特征。闪电季节变化上呈单峰型,峰值出现在7月,集中发生在5—9月的雨季,占总闪电频次的97％;闪电日变化上呈双峰型,峰值出现在14：00和21：00。闪电强度冬季低、夏季高,多集中于20～30kA之间。平均地闪密度有两个明显的极大值中心,一个是穿越和县和含山中部的狭长带状区域,另一个集中在和县北部。平均闪电强度和平均地闪密度在空间上呈相反的分布形式。利用实测的地闪密度与雷暴日的关系得出了适用于马鞍山地区1市3县的地闪密度计算公式。