张家口市闪电活动与大气湿度响应关系

水汽条件是产生雷电活动的一个必不可少的气象要素。利用河北省闪电定位系统监测的2011—2013年全省地闪资料和NCEP/NCAR再分析相对湿度资料,对张家口市的闪电活动特征及其与相对湿度垂直结构特征的响应关系进行了分析。结果表明：①张家口市闪电时间分布与全省闪电分布走势基本一致,夏季闪电活动最强烈;逐月演变不均匀且日分布呈单峰单谷型变化特征,张家口市日闪电峰值和谷值分别出现在17:00—18:00与01:00—09:00。②闪电活动与相对湿度垂直结构特征响应关系特征明显：闪电活动时低层湿度不高、中层较湿、高层偏干,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,中层以上相对湿度又随高度减小。③张家口市闪电活动时大气相对湿度垂直结构本地化特征：850 hPa以下相对湿度保持在40%～60%,中层600～700 hPa之间相对湿度一般升至60%～80%,且闪电强烈程度与中层湿层厚度正相关,高层200～400 hPa左右相对湿度降低至20%～40%。     

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。     

ENSO期间海洋性大陆典型地区闪电活动特征分析

利用星载闪电探测器(光学瞬变探测器(OTD)和闪电成像传感器(LIS))的观测资料,配合其他气象资料,对厄尔尼诺期间(1998年春季)和拉尼娜期间(1999年春季)海洋性大陆典型地区(11.25°S—3.75°N,96.25°—128.75°E)的闪电活动变化特征进行研究,分析了雷暴单体数目以及雷暴单体闪电率对闪电活动变化的影响,并通过对比厄尔尼诺年春季和拉尼娜年春季的大气环流形势、相对湿度、最大对流有效位能、对流风暴高度等气象要素,讨论闪电活动变化的原因。结果表明:(1)从ENSO期间雷暴单体密度和闪电密度的空间分布变化特征来看,厄尔尼诺年春季的闪电活动及雷暴活动均比拉尼娜年春季的多,并且,从闪电数目和雷暴单体数目的纬向平均、经向平均的年际变化可以发现在厄尔尼诺年春季闪电活动、雷暴活动有东伸南移的趋势。(2)在海洋性大陆典型地区,雷暴单体数目的变化是闪电数目变化的主要因子,而雷暴单体闪电率的变化是闪电数目变化的次要因子。(3)与1999年春季相比,1998年春季的副热带高压范围大、强度大;地面相对湿度大,高空相对湿度小,上下层湿度差异大,有利于对流发展;对流风暴高度较高,冰相粒子层厚度也较深厚,对流发展旺盛;最大对流有效位能大于300 J/kg的天数的空间分布极大值区域正好与闪电密度、雷暴单体密度的大值区域对应,雷电活动与对流有效位能值密切相关。     

2009—2012年中国闪电分布特征分析

运用全国雷电监测定位系统ADTD获取的2009年1月至2012年12月云地闪电资料,对我国闪电的时空分布特征进行统计分析。结果表明:地闪中负地闪占闪电总数的94%以上,正地闪占5%左右,我国闪电主要发生在5 9月,7、8月是闪电高发期,同雨带的推进有较好的对应关系。随着季风的推进,闪电从南向北,从东向西逐渐增多。闪电在夏季达最大,春秋季次之,冬季最小;闪电频次日变化主要呈单峰分布,全国闪电多发时段在16 17时,同强对流天气多发时段相对应。闪电总体分布南部比北部多,东部沿海比西部内陆多;闪电密度分布呈明显的地域性差异,其中华南地区、中东部地区以及四川盆地为我国闪电密度高值区;闪电白天主要发生在江浙以及广东沿海一带,夜间则主要发生在云贵、川渝内陆地区。午后至傍晚(14—20时)闪电最活跃,上午(08—14时)最不活跃。三个闪电高发区的闪电峰值所在月份不同,华南地区主要在6月,四川盆地主要在7月,而中东部地区则在8月出现最大值。春季闪电最活跃的区域是华南,这和该区域的前汛期降水密切相关。正负闪电强度主要集中在10~40kA,累计概率在60%以上的正、负地闪电强度分别小于60 kA和35 kA;累计概率在90%以上的正、负地闪强度分别小于140 kA和65 kA,闪电强度的低值区主要分布负闪,而正闪主要分布在闪电强度的大值区。     

2018年冬季鲁西北大气污染特征及影响因子分析

利用2018年12月至2019年2月滨州、德州和聊城PM_2.5、PM₁₀、NO₂、SO₂、CO和O₃逐日质量浓度及其对应的气象资料,分析了鲁西北大气污染特征和影响因子。结果表明：2018年冬季鲁西北大气污染比较严重,聊城、德州和滨州轻度及以上污染天数分别占61%、60%和54%,重度以上染污天数分别占24%、11%和9%;首要污染物均为PM_2.5、PM₁₀和NO₂,其中PM_2.5占60%以上。PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO日变化呈双峰双谷型,谷值分别出现在04-07时和15-17时,且下午比清晨更低,峰值出现在上午和下午交通高峰期后2-3 h,且峰值上午大于下午;O₃呈单峰型分布,09时出现极小值,18-19时出现极大值。PM_2.5是鲁西北主要的首要污染物,与PM₁₀、CO、NO₂均为显著正相关,并通过0.01水平显著性检验,与NO₂的相关性在低相对湿度(< 60%)时大于高相对湿度(≥ 60%),与CO的相关性在高相对湿度时大于低相对湿度;污染时段(PM_2.5>75 μg·m^-3)的平均相对湿度和平均温度明显大于清洁时段(PM_2.5 ≤ 75 μg·m^-3),清洁时段风速和气压比污染时段明显偏大。     

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.     

湖北地区云地闪电时空分布特征分析

为揭示湖北地区云地闪电时空分布特征及雷电活动规律,以满足雷电灾害防护和雷击风险评估工作需要,采用湖北不同地理位置的13个雷击探测仪组成的闪电监测定位系统获取的2006年3月至2009年2月的云地闪电资料,从闪电的极性分布、日变化、月变化、强度、闪电密度、累计概率分布等方面进行统计分析。结果表明:云地闪电中负闪电占闪电总数的96.2%;正闪电占闪电总数的3.8%;闪电频次的日变化呈明显的单峰单谷型,一日中,最大值出现在15—16时,最小值在09—10时;一年中,4—8月闪电次数占全年闪电总数的95.9%,其中7—8月闪电次数最多;正、负闪电的强度主要集中在10～50 kA,大于30 kA的累积概率在50%以下,大于60 kA的累积概率8.1%,大于100 kA的累积概率1.6%;拟合出湖北地区大于某雷电流强度累积概率方程,经统计分析,实测值与计算值相关系数达0.99998。闪电密度分布呈明显的地域性差异,鄂东南的嘉鱼县、咸宁、黄石、鄂州市一带为闪电高密度区,鄂西的远安县、当阳市附近为闪电次高密度区。山区与丘陵、平原交接地带,即地表状况发生明显变化的地带,是雷电多发地带。鄂西南山区县市雷电日数较多,闪电密度不一定随之增加,其原因可能是山区县市土壤电阻率较大和山区局地小气候环境共同影响的结果。     

凉山州闪电活动特征分析

凉山州位于四川省西南部,由于特殊的地理因素和大气环流季风气候,是全省雷暴日数最多的地区,每年所造成的损失严重。本文基于2005~2014年的闪电监测资料,分析了凉山州地区闪电的年、月、时变化及闪电密度和强度时空分布特征。分析结果,凉山地区闪电活动以负闪为主,占94.43%,正闪仅占5.57%;各县市正、负闪次数差异明显;闪电密度分布呈明显的地域性差异,相对较高区域主要分布自北向南以雅砻江、安宁河谷沿线的冕宁、越西、喜德、西昌、盐源、德昌、会理等县区域为主;6~9月为发生闪电的集中高发区月份,发生闪电数占全年闪电总数的86.53%,6月为闪电最高频发峰值,部分县闪电活动月分布存在一定的差异性;闪电时频度也存在一定差异变化;总闪强度主要集中5~30KA以下,累积概率为86.14%,其中5~20KA的闪电强度概率最高,平均为76.24%。      

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(Z_H)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的Z_H中值随高度增加而减小, 但差分反射率(Z_DR)、差分传播相移率(K_DP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应Z_DR和K_DP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均Z_H比闪电通道位置处的平均Z_H大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应Z_H分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。      

雷州半岛盛夏闪电活动特征及其与降水的联系

利用雷州半岛2007年7、8月常规地面气象观测资料和闪电定位资料,分析了闪电活动与24 h降水量及雨强的关系,结果表明:雷州半岛盛夏地闪频数的最大值中心在其东侧海面上,地闪高发带沿海岸线呈南北向分布;地闪频次存在明显的日变化特征,13:00～18:00为闪电高发时段;无闪电时,有41.3%的降水事件24 h降水量≤1 mm,61.5%的降水事件雨强≤1 mm·h-1;有闪电时相应的事件概率分别为25.9%和37.7%;24 h降水量>30 mm的事件大多发生在有闪电的情况下,无闪电时极少发生;雨强概率分布的日变化特征不明显;有闪电活动时,雨强均值变化幅度加大.     

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。     

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。     

2007年6-7月江西雷电灾害综合分析

针对2007年6—7月江西雷电灾害特别严重的事实,从闪电定位资料、天气形势背景、对流不稳定指数,以及多普勒雷达回波特征等方面进行了相关对比分析。结果表明,异常频繁的闪电和较高的闪电密度,是造成江西2007年雷击人员伤亡重于往年、重于其他省份的重要因素。雷击死亡人数与闪电次数和闪电密度相关性较好,当闪电密度≥2.0次/km2时,发生雷击伤亡的可能性明显增加。副高位置不稳定、短波槽移动频繁以及不稳定指数偏强,是江西雷电频繁发生的天气背景条件。当雷达组合反射率强度>54 dBz、回波顶高>12 km、垂直积分液态含水量>40 kg/m2时,江西易产生强雷电。     

山东地区闪电密度时空分布特征

利用山东地区2006年6月至2007年10月13站的闪电资料,分析了该地区闪电密度的时空分布特征。结果表明:13站相比5站布局,获取的闪电样本更多,代表性更好,探测精度更高,分析结果存在差异;闪电密度高值区域出现一定的南移,在半岛内陆地区和东部荣成市出现了新的高值区域,负闪所占比例增加,占99.06%,平均闪电强度增大,负闪平均强度11.47 kA明显低于正闪平均强度25.04 kA;正、负闪电频次年、日变化均呈双峰值特征,但不同时间、不同区域之间存在差异;闪电强度季节变化呈单峰谷形式,但各区域峰谷时间有差异,且冬季没有正闪电发生。     

新一代天气雷达（ＣＢ）发射机的检测与维修

利用2006年和2007年太原地区的闪电定位资料,分析了太原地区地闪的日变化、月变化、闪电强度、闪电密度等特征结果表明：太原地区的正地闪比例明显低于我国北方地区的其它城市;总地闪和负地闪的日变化呈典型的双峰变化正闪的双峰特征不明显;太原市辖区北部和阳曲县是闪电频发的中心地带,闪电空间分布中心与冰雹发生源地和影响区对应一致;闪电多发区与地形、气候背景以及城市热岛效应有很大关系。     

Analyses of summer lightning activity and precipitation in the Central and Eastern Mediterranean

The lightning activity and precipitation in two 3-hour time intervals in the grid boxes of 0.25 × 0.25° over East and Central Mediterranean during the summer of 2005 and 2006 are analysed. The results show that the frequency distribution of the precipitation amount is shifted towards larger values for the cases with lightning as compared with the cases without lightning. It was found that the number of cases with 3-hour accumulated rainfall greater than 10 mm was bigger when lightning occurred (65%) than when it was absent (35%). Investigation of diurnal and spatial distributions of lightning shows that the afternoon flash density peak is associated mainly with lightning over the land, which is in accordance with the results of earlier works. The early morning flash density peak is associated mainly with flashes over the sea. High correlation coefficients (0.89 during the morning hours and 0.98 during afternoon) were found between rain rate (mm/h) and average flash density (fl/km²) when flash density is averaged in logarithmic intervals of rain rate.     

不同方法确定的雷击密度对防雷分类的影响

利用江西1955—2011年气象观测资料和2004—2011年雷电监测资料,对比分析了分别依照《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010,简称新规范）和（GB50057—94,简称旧规范）计算的年平均雷击大地密度（Ngn和Ngo）,计算了江西实际雷击大地密度,研究新规范的实施对防雷分类的影响。结果表明,年平均雷暴日小于116.40 d时,Ngn〉Ngo;大于116.40 d时,则相反;等于48.5 d时,两者相差最大,约为1.12次（/km2.a）。相较于旧规范,按照新规范划入第二类、第三类防雷建筑物数量偏多。按照新规范,计算得到的雷击大地的年平均密度比江西实测值大30%,即江西地区的同一建筑物,依照Ngn划定的建筑物防雷类别可能高于利用实测雷击大地密度计算结果划定的建筑物防雷类别。     

2006-2007年湖北地区云地闪电时空分布特征分析

采用湖北不同地理位置的13个雷击探测仪组成的闪电监测定位系统获取的2006年3月至2008年2月的云地闪电资料,从闪电的极性分布、日变化、月变化、强度、闪电密度等方面研究了湖北地区云地闪电时空分布特征。结果表明：云地闪电中负闪电占闪电总数的96．3％,平均闪电强度32.33kA;正闪电占闪电总数的3．7％,平均闪电强度42．24kA;闪电频次的日变化呈明显的单峰单谷型,一日中,最大值出现在15-16时,最小值在09-10时;一年中,4-8月闪电次数占全年闪电总数的96．7％,其中7-8月闪电次数最多;正、负闪电的强度主要集中在10～45kA,80％以上闪电强度不大于45kA,100kA以下的闪电次数约占闪电总数的98．6％;闪电密度分布呈明显的地域性差异,鄂东南的嘉鱼、咸宁、黄石、鄂州一带为闪电高密度区,鄂西的远安、宜昌、枝江一带为闪电次高密度区,两个闪电高密度区基本上都发生在山区与丘陵、平原交接地带。     

江西冰雹天气期间的闪电活动特征

利用江西省2003--2008年冰雹天气发生时的闪电探测资料,通过统计分析地面降雹前后的闪电频数和强度等物理量,得到了对江西降雹过程中的闪电活动分布及其演变特征。结果显示,对于江西大部分地区的雷暴过程,回波强度≥40dBz时,就有可能产生闪电。冰雹发生前后的短时间内正闪频数普遍远小于负闪频数,而且多数情况下正负闪频数比增大时,相应的冰雹直径也增大,即正闪比例的变化与冰雹成长过程有较好的关联。正闪强度大都强于负闪。降雹后负闪频数会减小,而正闪频数会有所增大。总闪频数和正负闪比例的分布及变化特征可被用来估算地面降雹时间。强对流天气过程中,若正闪平均强度越强,则发生冰雹天气的可能性就越大。     

大连地区闪电活动时空特征分析及雷击风险度综合指数预测研究

本文利用辽宁省大连市2007年1月—2011年12月连续5 a的闪电监测数据,分析了大连地区闪电频数和强度的时空分布特征,并基于雷电频次和强度构建雷电危险度综合指数预测模型。研究结果表明,大连地区闪电高发期集中在6—8月,该段时间内闪电数超过全年闪电总数的80%;6、7月雷电明显集中于午后和夜间,而从8月开始雷电发生时间向凌晨时段集中,午后明显减少,夜间闪电次数略高于白天。大连地区大部分区域的平均雷击密度值低于10次·km-2,两个极大值中心位于长海县和普兰店市;大连地区大部分区域的平均雷击强度值介于5~30 k A之间,平均雷击强度的极大值中心位于主城区、金州区、瓦房店市西部及庄河市东部,最大可达98 k A。本文依据模糊函数法综合闪电频次与雷击电流,构造雷电危险度综合指数预测模型,并以2011年4月14日雷击灾害为例,预报雷电危险度等级为4级。该模型可对大连地区的雷电危险度等级进行预测并发布预警,更加直观、方便、高效地为公众提供气象服务信息。