一次强雷电天气特征分析

研究旨在探讨雷电发生前各探测资料的变化特征,以期为雷电的预报提供指标。利用湖北闪电定位资料、多普勒天气雷达以及气象卫星的观测资料,从环流背景、系统形成机理、雷达反射率、回波顶高、垂直液态水含量和云图特征等方面,对湖北2014年8月30—31日的一次强雷雨天气过程进行分析。分析表明,在中尺度对流云团的影响下产生雷雨天气,雷雨天气过程发生时间及区域与雷达回波强反射率、高云顶高度区域的位置相吻合。当区域回波强度大部分达到40 dBz,最大达到45 dBz,回波顶高大部分在9 km以上,最大达到17 km,K指数≥36和垂直液态水含量大部分在6 kg/m^2以上,最大达到20 kg/m^2时,对强对流天气的雷电预报有明确的指示作用。     

两次致灾雷电天气过程对比分析

为了不断提高雷电预报预警业务水平,对2007年6月24-25日和7月10-11日两次致灾雷电天气过程,分别从闪电.定位资料、环流背景、环境场的热力和动力特征、不稳定度以及多普勒雷达回波特征等方面进行了对比分析.分析结果表明:两次过程闪电密度分别为0.613个·km-2和0.085个·km-2,密度比7.2/1;雷击死亡人数与闪电密度密切相关.相似的环流背景是副高快速东退南落,且有短波槽携带的弱冷空气沿副高西北侧东移.在雷暴发生前,两者影响系统和位置非常相似,前者为弱下沉和弱上升运动,有利于不稳定能量的积累,后者上升运动较明显.热力特征主要表现为:中层为负变温;湿度呈下湿上干的"喇叭口"分布;CAPE、K指数、SJ等不稳定度指数均达到了产生雷电的阈值,但前者中层冷空气更强、低层湿度更大或近地面有逆温、更不稳定.前次雷电过程组合反射率CR、回波顶高ET、垂直积分液态水VIL明显大于后一次雷电过程,且前者长时间维持在极高值.地面中尺度辐合系统活动区域是雷电的频发区,在时间上也早于强雷电发展时间.     

江西两次雷击事件雷达回波特征分析

为了做好江西雷电监测预警和预报服务工作，使用天气图资料、地面气象要素、雷电数据、江西WebGIS雷达拼图、单部雷达产品等资料，采用天气学、统计学和雷达气象学等分析方法，对2021年3月江西两次雷击事件进行分析，结果表明：（1）两次雷击事件是由超级单体和强单体回波系统影响产生。（2）超级单体回波有四个特征：①具有≥60 dBZ回波强度，并存有≥65 dBZ回波核；②强回波面积≥10×10 km2；③强回波梯度≤8 km；④在强回波移动方向的下风方有云砧形成的“前伸”回波结构；强单体回波的回波强度（没有回波核）、强回波面积、强回波梯度和“前伸”回波结构都弱于超级单体回波。（3）超级单体CR回波强度达到65 dBZ，ET回波顶高达到11～12 km，VIL垂直累积液态水含量达到60 kg/m2；垂直反射率因子RCS向移动方向倾斜、55 dBZ强回波顶高达到8 km、65 dBZ强中心悬挂在6 km高度；垂直径向速度VCS在强回波区存在速度对、-5～19 m·s-1 速度达到弱切变的强度。（4）强单体回波CR强度达到60 dBZ，ET顶高达到9～10 km，VIL垂直累积液态水含量达到50～60 kg/m2；强单体回波垂直反射率因子RCS倾斜角度弱于超级单体，55 dBZ强回波顶高达到8 km，60 dBZ强回波高度伸展到6 km，没有65 dBZ强回波中心；垂直径向速度VCS表现为正速度区分成上下两层。研究结果为江西雷电天气的监测预警和预报服务，减轻雷击灾害提供有指导意义的范例。     

基于多源资料的新会雷电预警效果检验

利用粤港澳闪电定位以及江门新会电场强度资料，挑选了2017年14次强雷电天气过程，对比分析了闪电发生前的电场强度和差分电场强度分布特征，进一步检验了电场阈值和差分电场阈值下雷电预警效果。结果表明：(1)新会电场站附近闪电密度中心达到18次/km²,西北部闪电密度高，东南部低。(2)闪电距离越近，发生闪电前30 min产生的最大电场、平均电场强度越强，闪电的差分电场值较大，10～20 km闪电产生的电场极性较为稳定。(3)用电场阈值进行预警时，新会电场阈值设定建议不超过6 kV/m;用差分电场阈值进行预警，能提高临界成功指数(CSI)、降低虚警率(FAR),对于中短距离(14 km内)的闪电预警效果更好。(4)对于准确预警的雷电，雷电距离越近，或电场(差分电场)阈值越大，雷电预警的提前量越小；采用差分电场阈值时，较采用电场阈值的预警提前量整体减小，阈值5 kV/m内10～20 km雷电预警提前量下降更为明显。     

江西强雷电天气形势场及雷达回波特征分析

利用常规天气资料、地面观测资料、江西WebGIS雷达拼图和雷电监测资料,对2014—2016年江西出现的22次强雷电天气过程进行统计和对比分析。结果表明:江西强雷电天气易出现在赣北北部、南昌附近、上饶地区和吉安西部等区域;强雷电天气出现的环境背景场可分为副热带高压边缘型、副热带高压控制型、低涡切变型和台风外围型,最显著的特征是中高空经常伴有干冷舌侵入低层暖湿区;多项对流指数可以预测出现强雷电天气的可能性;雷达回波和雷电强度关系密切,回波类型以带状和块状为主;雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系,但产生强雷电的回波要具备强度大于50 dBz、强回波中心密实、强回波边缘梯度大等条件。     

一起雷击伤亡事故的分析

本文根据雷电灾害现场实地勘查的结果,结合闪电定位资料、天气雷达回波、地理信息资料以及气象资料,综合分析了2010年6月2日发生在湟中县大磨石沟村雷电灾害事故的天气过程以及造成雷灾事故的成因。得出此次雷击事故是雷电流经崖壁泄放入地时,由于旁侧闪络作用,导致人员伤亡。     

湛江市东海岛一次强雷暴天气过程分析

利用广东省闪电探测系统资料、卫星云图资料、探空资料及雷击点附近的风廓线雷达、多要素自动站等资料,对发生在湛江市东海岛气象综合探测基地内的一次强雷暴天气过程进行综合分析。结果表明：该次强雷暴天气发生在受高空槽和弱冷空气共同影响的天气过程中,雷击电流强度一54．46366kA,雷电流上升陡度28．66508kA／μs。雷击点在低涡云团内,雷击点雷达回波强度超过45dBZ,风向从底层向上随时间顺转,雷击发生前后雷击点附近的降雨量、风向风速、本站气压和能见度等气象要素产生了明显的突变。发生雷击的当日是处在大气层结由不稳定转变为稳定的过渡时段,弱冷空气、强降水和雷暴的共同作用消耗了大气中的能量和水汽,使大气层结回复到相对稳定状态。     

“2007.08.13”汕头强雷暴天气雷达回波特征分析

根据2007年8月13日汕头强雷暴天气的雷达资料和闪电定位资料,利用统计和对比分析的方法,分析闪电活动与雷达回波之间存在的关系。结果表明:强回波面积与闪电次数具有显著相关关系,闪电活动相对于强回波面积的变化有10 min的提前量;闪电发生的位置变化与强回波的移动密切相关,而速度回波更清晰地反映和预示雷达回波的移动趋势。基本速度图中的辐合区也是闪电活动频繁的区域,雷暴发生前40 min,风廓线图中出现断裂的双干区,随后该双干区自上而下迅速遭到破坏。双干区的出现和破坏是雷暴天气产生的先兆特征。     

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。     

北京地区雷电灾害风险评估方法与应用

首先选用北京地区1961—2008年的气候站点资料分析闪电活动的气候背景特征,用2007—2008年的闪电定位资料统计各评估网格单元的地闪密度,得到北京地区网格化地闪密度分布,评估网格单元大小为1km×1km。研究发现北京地区平均地闪密度大致在1.6～2.4次·km^-2·a^-1之间,有三处地闪密度的高值分布区,分别是西南部房山的拒马河流域地区,北京城中心偏北—昌平—顺义一带以及平谷一密云一带。借助空间网格技术,根据下垫面承灾体的雷电防护及规避特征,将评估区域划分成建筑物、室外建筑物遮挡部分及空旷地带三种空间类型。然后依据不同空间类型区域的地闪密度、闪电有效截收面积、雷电防护能力和位置参数等因素,分别核算评估网格单元内的雷击危险事件次数,作为雷电灾害风险评估的主要致灾因子指标。最后以人作为雷电灾害的首要承灾体,按"风险=雷击危险事件次数×暴露人口"的概念模型方法,测算北京地区雷电灾害风险指数。风险评估结果认为北京城市地区由于人口及经济实体密集分布,雷电灾害风险普遍较高,城市地区的雷电灾害风险具可规避性;农村及城市远近郊区,人口稀少,尽管闪电活动会比城市地区活跃,雷电灾害风险不是太高。     

云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征

在利用NCEP/NCAR再分析资料诊断分析2010年9月21—23日中尺度对流雷暴系统形成的环流背景基础上,通过云南省闪电定位系统地闪监测资料和FY-2E卫星云图资料的同步叠加, 分析两个中尺度雷暴系统的演变和地闪特征。结果表明:台风凡亚比 (1011) 西行减弱的热带低压为中尺度对流雷暴系统提供有利的暖湿和抬升动力环流背景,促使中尺度弧状对流云带、中尺度雷暴云团和中尺度对流复合体生成和发展。雷暴云团结构和地闪活动空间分布不均匀并随时间变化,且正、负地闪频数与云顶亮温 (TBB) 相关,当TBB降低和等值线密度变大,雷暴云团发展,低TBB中心偏于云团的前部云区,负地闪频数剧增;当TBB达最低值时,雷暴云团成熟,负地闪频数达峰值,正地闪出现;当TBB升高且等值线密度变小时,雷暴云团减弱,低TBB中心靠近云团中心,负地闪频数迅速减小,正地闪频数达到峰值;密集的负地闪出现在雷暴云团前部大的TBB梯度区和TBB不大于-56℃的低值中心附近,正地闪分散在TBB不大于-56℃的低值中心附近,偏于负地闪区域后部发生。     

云南省闪电活动时大气相对湿度结构特征

利用2007年6月1日—8月31日云南省闪电定位系统监测的云-地闪电资料与NCEP/NCAR再分析资料中的相对湿度物理量,分析了云南省闪电活动时相对湿度的结构特征。结果表明:云南省闪电活动除具有夏季是高发期且日分布具有呈一峰一谷变化特征,在时间演变上还具有不均匀和阶段性的特点,这与特定的大气相对湿度环境条件密切相关;云南省闪电活动一般发生在相对湿度垂直结构具有低层湿度不高、中层高湿、高层又逐渐变干的环境大气中,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,中层以上相对湿度又随高度减小,低层湿度不高、中层高湿、高层偏干的环境相对湿度条件非常有利于雷暴天气的发生和闪电的形成,一方面中层以下水汽随高度增加有利于水汽的上升运动和云的凝结形成,另一方面中高层水汽随高度迅速减小有利于形成上干下湿的大气对流不稳定,促使对流云进一步发展,从而产生闪电活动;低层相对湿度在40%～75%之间,中层600～700 hPa之间相对湿度较高,可达80%以上,一般为90%～95%,中层湿层越深厚,闪电过程越强烈,在高层250～400 hPa左右相对湿度减小到35%～60%之间。     

云南强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性

利用闪电监测资料和多普勒天气雷达探测资料,对2007年汛期强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性进行分析,结果表明:云南大多数暴雨属于强对流性暴雨,而且以负闪电为主,负闪电占总闪电的90 %以上;暴雨日降水量与日闪电数相关小,强的降水不一定有强的闪电活动,但大的日闪频数一般对应的暴雨日降水量大;伴随有闪电活动的强对流暴...     

应用多普勒天气雷达资料分析强对流天气的垂直廓线特征

利用石家庄多普勒天气雷达资料,对2004-2007年的22次冰雹和39次短时强降水天气过程中的各要素进行了对比分析.结果表明:在单体对流云和积层混合型对流云中,冰雹回波的强度、高度均强(高)于短时强降水,并且单体对流云型冰雹和短时强降水的回波强度和顶高均强(高)于积层混合型,积层混合型对流云出现短时强降水比例高于冰雹.在回波中层,短时强降水主要为偏东风和偏南风,冰雹主要为偏西风、偏北风;冰雹平均风速大于短时强降水,在3～6 km的高度风速显著增加.强对流天气出现前均呈现低层辐合,高层辐散;都有较强的上升运动,在天气过程出现后冰雹的下沉运动更强;当高层辐散量大于低层辐合量时,对流云发展加强,反之减弱.     

CHARACTERISTICS AND RELATIONS OF LIGHTNING AND RADAR ECHOES FOR STRONG CONVECTIVE RAINSTORMS IN YUNNAN

Based on cloud-ground lightning data and Doppler weather radar echo products, both thecharacteristics and the relations of lightning and radar echoes for strong convective rainstorms over Yunnanare analyzed during the flood season of 2007. The results show that most rainstorms are convective in whichlightning is mostly negative and the negative lightning number accounts for more than 90% of the total.Although the correlation between precipitation and the lightning number is small on the rainstorm day, thelarge day-lightning frequency usually produces heavy precipitation. Hourly evolution of precipitation andlightning frequency shows peak-style characteristics. And their evolution is very coherent in strongrainstorm, but lightning often occurs before precipitation, whose peaks are in phase with or 1-to-2-hourlagged behind that of lightning frequency. Meanwhile the peaks of positive frequency are in phase with orfall behind that of precipitation. When the wind field is heterogeneous in radial velocity, it is conducive toboth the development of convection echoes and occurrence of lightning. Strong lightning-producingconvective rainstorms correspond to strong echo fields and usually result in reflectivity above 30 dBZ andecho top ET of more than 9 km, respectively.     

石河子地区一次强对流天气综合分析

针对2008年主汛期期间7月25—26日在新疆石河子地区出现的冰雹、雷暴、短时强降水等强对流天气过程,对大尺度的天气形势、卫星云图和新一代天气雷达产品进行分析,剖析了石河子地区出现强对流天气的环流背景以及雷达产品的特征。结果表明：此次过程中高空有明显的低槽不断向该地区分裂干冷空气,并与槽前西南气流和中低层的辐合系统相配合,使得对流有效位能不断积累,不稳定指数不断增大,为这次强对流天气过程提供了有力的动力、热力条件。局地出现的冰雹、雷暴、短时强降水与大于50dBz的回波强度、9km以上的云顶高度和45—50kg／m^2的VIL回波特征,在雷达图上均有较好的对应,且发生地与回波的移动方向相一致。     

Simulation Study About the Influence of Atmospheric Stratification on Lightning Activities

A 2D model about charging and discharging processes in thundercloud is used to simulate three differential atmospheric stratifications resulting in discrepant thunderstorm processes in Beijing region. The dynamic and microphysical processes in thunderstorm and their influence on lightning activities are also discussed.The results indicate that ascending velocity and water vapor axe the most important factors to influence lightning activities. At the same time, they affect each other and are together controlled by atmospheric stratification. The magnitude of the ascending velocity determines the intensity of storm and the time when the thunderstorm matured. The thunderstorm with strong updrafts can reach a large height in a short time. Strong persistent updrafts and sufficient water vapor which help to generate more ice phase hydrometeors that directly influence charging and discharging process will prolong the mature stage of the thunderstorm and thereby enhance lightning activities. Though the big density of ice phase hydrometeors can be formed, it is difficult to sustain a long time in the condition of strong updrafts and scant water vapor. Under the condition of weak updrafts and suffcient water vapor in the whole levels, it is easy to form warm cloud process in which the ice phase process and lightning activities are weak. The favorable stratification conditions for strong lightning activities are the sufficient vapor in the lower atmosphere,moderate humidity in the mid troposphere, big instability energy and some suitable convective inhibition.Through calculating some atmospheric instability parameters, it is indicated that convective instability index smaller than -10℃ (negative means instable), convective available potential energy larger than 1000 J kg-1,convective inhibition larger than 40 J kg-1, the 700-hPa potential equivalent temperature larger than 340 K and the 35%-85% humidity in the mid troposphere (700-400 hPa) are the advantageous conditions for strong lightning activities.     

2006年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2006年1月中旬欧洲东部地区经历10年来的最低温天气;2月,非洲南部地区遭遇20年以来的最强降水;2006年上半年美国路易斯安那州经历111年来最干旱的时期;7月,欧美地区经历破纪录的高温炎热天气;菲律宾、印尼、印度等东南亚国家遭受暴雨洪灾。2006年春季,我国北方地区遭受18次沙尘天气的侵袭;夏季重庆等地区遭遇百年一遇的大旱;我国东南沿海等地受到多次强台风袭击;波及全国31个省(市、区)的冰雹、雷雨等强对流天气……。2006年是全球有气象记录以来的第6个高温年,极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国又经历了许多极端天气和气候灾害。     

强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务

利用ADTD雷电定位显示监测系统资料和常规天气预报资料及驻马店多普勒雷达回波资料,对2013年7月20日信阳地区强雷暴天气的地闪和雷达回波的特征及相互关系进行了分析,结果表明闪电密集区移动方向的前沿位置与30dBz雷达回波区位置重叠,闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势。闪电密集区消失早于雷达回波区消散,地闪强度减小趋势比雷达回波减弱有30到60min的提前量。正地闪的出现,预示对流云团发展;正地闪消失,预示对流云团进入消亡阶段。利用闪电定位资料分析预测闪电落区和时效性比单一使用雷达回波资料更准确。闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势,因此可以将30或60min闪电分布图引入对流性天气的跟踪监测和预警预报业务中。