闪电辐射场的宽带频谱测量及地闪首次回击放电参数的估算

我们用一台自制宽带电场接收机和四台窄带电场接收机对同一闪电的辐射场进行了测量,得到了从2kHz到80MHz频段内云闪和地闪的绝对振幅谱。云闪和地闪的谱峰值分别出现在4kHz到10kHz和20kHz到80kHz频段内。在10kHz到2.8MHz内,地闪的平均谱按1/f衰减,2.8MHz到80MHz内,按1/f~(1·4)衰减。在40kHz以上,云闪的平均谱按1/f~(1·4)衰减。40kHz以下,地闪是主要的辐射源,40kHz以上,云闪和地闪有几乎相等的辐射强度。50km距离上,地闪首次回击辐射电场峰值的平均值为15.16V/m,标准差为8.38V/m。1MHz以下,地闪首次回击辐射总能量为0.84×10~5J,标准差为1.57×10~5J。峰值功率为0.85×10~(10)W,标准差为0.98×10~(10)W。峰值电流为27.80kA,标准差为17.12kA。电流时间变化率峰值为109.30kA/μs,标准差为91.53 kA/μs。我们对观测到的一些特殊的闪电现象也做了初步解释。     

闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.     

中国区域闪电分布和闪电气候的特点

利用1998年1月1日到2003年12月31日TRMM卫星探测到18～38°N、74～123°E闪电资料,对中国区域年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布和闪电气候特征进行了计算分析。结果表明:中国陆地区年均日发生总闪电数约54600次,白天占到54.47%,夜间占到45.53%,昼夜比为1.2。日闪电频数的年变化是双峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的92%。4月中到5月中旬为次峰值,主峰值在7月中到8月中旬,占年总闪电的43.4%,夏季6～8月占到60%,11月到次年2月发生闪电很少,仅占年总闪电的0.4%以下。日变化以单峰值为主,峰值范围宽,年均每小时达到2275次左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的9.1%,上午9～11时达到日变化的最低谷,仅占日出现闪电总的3%,闪电峰值是低谷的12倍,说明中国区域闪电高发时间主要在傍晚。中国区域年均发生闪电频数随纬度的变化要比随经度的变化大,沿海的陆地区出现闪电频数比内陆区高,内陆区比海区高,东部比西部高的特点。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,冬季主要在中午,秋季主要在下午,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚。中国区域年均白天、夜间和昼夜不同闪电密度分布表明,东部比西部高,闪电高密度区相对较集中。区域对比说明,白天发生闪电     

鹿寨县"8.11"特大雷击伤亡事故分析

根据多普勒天气雷达回波与闪电定位仪资料,对2008年8月11日发生在鹿寨县的特大雷击伤亡事故进行分析得出,此次雷灾事故的直接致灾原因是石棉瓦小屋内的群众因跨步电压和旁络闪击以及接触电压而被击伤。     

闪电起始过程时空特征的宽带干涉仪三维观测

闪电的起始位置和起始阶段发展速度是闪电研究中的重要问题。2010年夏季,使用架设在广州市从化区的两套甚高频 (VHF) 宽带干涉仪对闪电的起始阶段放电过程进行三维定位观测。对观测数据给出的地闪和云闪的起始高度分布特征以及起始阶段击穿过程的时空发展特征进行统计和对比分析,结果表明:闪电的起始高度分布呈双峰值特征,分别在5.0 km和8.8 km有两个明显的分布峰值,符合雷暴云三极性总体电荷结构的描述。对起始阶段闪电放电发展速度的计算表明,云闪和地闪在起始阶段的前15 ms内的平均发展速度均在104~105 m·s-1量级之间;多数云闪、地闪起始阶段前15 ms内的平均发展速度表现出减速趋势,但云闪个例中起始阶段前10 ms存在减速趋势的比例更高,且其中在前15 ms一直保持减速趋势个例所占比例也大于地闪。云闪和地闪的起始阶段放电过程的发展方向有向上、向下和水平发展3种情形,可用于指示闪电始发位置的环境电场方向。     

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.     

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。     

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。     

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。     

山东省冰雹云系发展与闪电演变特征分析

对山东地区6次冰雹过程闪电定位仪资料和雷达回波资料进行分析，结果表明：闪电行政区域内10min频次分布呈现规律变化，在降雹前32-220min，10min频次陡然上升。冰雹发生前两个小时正闪电迅速增加，雹后又迅速减弱。雹前正闪电基本占总闪电的50％以上。闪电基本分布在雷达回波内，但闪电密集区与强回波区并不完全对应。闪电密集区移动可以标识出冰雹云的发展移动路径；10min行政区域闪电频次、正闪电所占的比值和闪电时间序列分布，可能起到预警冰雹的作用。     

人工触发闪电通道的发光特征

利用成像率为１０００幅／秒的高速数字化摄像系统在３８０ｍ的极近距离对人工触发闪电通道的发光特征进行了观测的研究。人工引发闪电除了采用的火箭地带接地导线的触发方式外还发展导线下端不接地的空中触发闪电的新技术。结果表明,闪电通道的发光截面基本上呈对称型。     

一次特大暴雨过程三维和二维系统闪电特征对比分析

利用三维(ADTD-2C)和二维(ADTD)闪电定位系统资料, 对比分析了湖北省一次特大暴雨过程中两套系统闪电活动特征, 得出以下结论: (1)本次过程中地闪多于云闪, 二者均以负极性为主。(2)三维系统正地闪在地闪中的占比低于正云闪在云闪中的占比, 高于二维系统正地闪在地闪中的占比。(3)三维系统雷电流幅值集中分布在0~30 kA, 较二维系统(10~50 kA)更集中, 三维系统的雷电流累积概率较湖北省多年统计结果明显偏小, 二维系统的雷电流累积概率略高于统计值。(4)两套系统总地闪和负地闪活跃时段基本一致。(5)两套闪电定位系统地闪密集区基本一致, 且和云闪密集区基本重合, 闪电分布集中程度高, 主要分布在槽前正涡度平流区。三维系统地闪密度大于二维系统, 最大值分别为5.78 fl/(km2·d)和2.39 fl/(km2·d)。三维系统中正、负闪电交错分布, 二维系统中正、负地闪局部存在空间分离现象。(6)云闪密度大小与二维地闪相当、水平分布特征与三维地闪一致。垂直方向上, 云闪主要发生在10 km以下, 其中2~4 km云闪分布密集, 占总云闪的47.24%。      

青藏铁路沿线区域闪电分布和闪电气候

用1998年1月1日～2003年12月31日TRMM卫星探测到的25～38°N,75～100°E闪电资料,对青藏高原地区年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布的气候特征进行了计算分析。结果表明:青藏铁路沿线区域年均日发生闪电数约7 600次,白天占到66.47%,夜间占到33.53%,昼夜比为2.0,明显高于中国其它区域昼夜闪电比1.2。日闪电频数的年变化是多峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的94.75%。5月上中旬和9月中下旬为次峰值,主峰值在夏季6～8月占到年总闪电70.23%,最高出现在7月占到年总闪电25.19%。10月到次年3月发生闪电很少,仅占年总闪电的5.25%,特别是11月到次年2月只占总闪电0.83%。青藏高原发生闪电的日变化以单峰值为主,年均达到346.75次/h左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的12.1%,19～21时每小时达到日闪电值的9%以上,21～22时为快速下降时段,午夜24～01时出现维持时段,每小时达到日闪电值的3%,凌晨4～5时有小起伏,每小时达到日闪电值的1%,上午8～11时达到日变化的最低谷,4 h仅占日出现闪电的1.3%,闪电峰值是低谷的100倍以上,说明青藏高原区域闪电高发时间主要在傍晚。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚,秋季主要在傍     

人工触发闪电与降雨倾泻

根据人工触发阀电后雨量猛增的观测事实，利用一个简单的静电模式计算了闪道附近雨滴的重力碰并增长，结果指出，闪电后降雨猛增必须满足一定的条件，除了要求较高的离子浓度（〉１０＾１４／ｍ＾３）外，还取决于闪电所引起的电场变化和闪电被触发后闪道附近环境电场强度的特性。     

我所的大气电学研究工作

大气电学是大气物理学的一个分支,自四十年代前期,国内作过个别的观测研究后,在国内静寂了二十多年。六十年代以后,随着近代云雾物理、人工影响天气及森林防火等工作在我国的开展,国内有不少单位先后对强雷暴,特别是冰雹云中的雷电活动作了观测研究。大气电学家们利用自制的闪电计数器、电场仪、探空电场仪及闪电电场仪等取得了一系列的资料,并对于不同强度的雷暴在雷电活动上的不同特征、雷     

基于GIS的市(地)级闪电定位应用平台

以河源市闪电定位应用平台的开发为例,说明GIS技术结合闪电定位系统在雷击灾害鉴定、短时临近预报、人工增雨等气象领域的应用.     

冰雹云中闪电特征观测研究

通过对西北地区11次冰雹过程闪电定位仪和多普勒雷达观测资料的分析结果表明，闪电5min频次分布呈现规律变化，在降雹前4-97min出现频次大于20次的峰值，冰雹过程正地闪占总地闪比值在24．7％-40％之间；闪电密度最大中心区出现在降雹位置之前，闪电逐时空间分布标识出冰雹云的发展移动路径；闪电分布在雷达回波区，并不与雷达最强回波区对应，闪电频次、正地闪所占的比值和闪电时间序列分布，可能起到预警冰雹的作用。     

掀起你的盖头来,让我来看看你的“颜”闪电也能“五颜六色”吗

提及闪电,想到的总是它那“石火光中闪电飞”的速度和“列缺霹雳,丘峦崩摧”的力量,它是天空的骄傲和尊严,那惊天动地的呐喊总能把乌云劈得粉碎。九夏销来闪电光,夏季的闪电,常是多而长的,例如2018年7月15日,山东荷泽持续出现了一个多小时的红色闪电。人们一边惊叹闪电的力量,一边不免提出疑问,寻求科学的解释:闪电,究竟是什么颜色的?     

一次雹暴过程的闪电活动特征及其与雹暴结构的关系

利用闪电定位和双多普勒雷达资料,对华南一次产生冰雹和大风的雹暴过程的闪电活动及其与雹暴动力和微物理条件的对应关系进行分析和讨论。结果表明,此次过程中地闪活动在降雹阶段和降雹后阶段表现出明显差异:降雹阶段地闪频次增减交替,较为活跃;降雹后阶段地闪活动减弱后很快再次增强,地闪频次峰值（503个/6 min）远超过降雹阶段的峰值（268个/6 min）。在分析时段中,负地闪占主导地位,正地闪比例在降雹阶段呈上升趋势。地闪活动的强弱与60 dBZ强反射率的高度变化、70 dBZ回波的出现和消失有较好的相位对应关系。对应降雹阶段,雹暴内具有更强的上升气流和更高含量的冰相粒子。降雹阶段,强上升气流区以及降雹区内地闪活动较少,降雹结束后,原降雹区域的地闪活动明显增加。研究还发现,地闪更多地出现在弱上升、弱下沉气流以及二者交界区域附近。