The Characteristics of Ground Flashes in Beijing and Lanzhou Regions

Over twenty thousand lightning location data obtained by using Lightning Location System(LLS) from Lanzhou and Beijing regions have been analysed to ascertain the characteristics of ground flashes in both regions. The strength of positive flashes is 5 times higher in Lanzhou than in Beijing. The strength of positive flashes is 3 times and 2.2 times as large as negative flashes in Beijing and in Lanzhou respectively. It has been found that the strength of positive and negative flashes is submitted to the normal distribution, and is independent of the characteristics of thunderstorm. So the lightning strength obtained by DF may be used to forecast the coming of thunderstorm. Although the stroke number in both regions decreases as exponent regulation, the maximum number of return stroke for one lightning in Beijing is more than that in Lanzhou. The peak flash rate occurs in late afternoon for both regions, but the maximum and minimum flash rate appeared an hour earlier in Beijing than in Lanzhou.The relati     

闪电的20MHz辐射与放电过程

利用一台窄带高频接收机对20MHz的闪电辐射场进行了测量，并利用一慢天线电场变化仪配合观测以区分对地放电中的各放电过程，得到了地闪各闪击过程及云闪的辐射强度和辐射时间。我们认为云闪的K变化、地闪中的第一次闪击是20MHz的最强辐射源，以后的闪击次之，并逐步减弱。     

人工引雷上行正先导传播过程中爆发式磁场脉冲极性反转现象的观测与分析

为了进一步理解人工引雷上行正先导的传播过程及相关的爆发式电磁辐射脉冲,本文分析了2014年8月23日山东沾化人工触发闪电实验（SHATLE）中获得的三次上行正先导通道含有明显向下传播过程的个例。结果表明,在初始连续电流阶段观测到的爆发式磁场脉冲极性反转现象与正先导头部发展方向相对于观测位置投影方向的变化密切相关。因此可以推断,爆发式磁场脉冲是由正先导头部较小空间尺度放电过程辐射出的,就本文分析的个例而言,爆发式磁场脉冲辐射源的放电尺度约为2 m,放电强度的最大值达到2.49 kA。爆发式磁场脉冲的辐射机制不同于人工引雷先导始发阶段初始脉冲电流产生的磁场脉冲的辐射机制,可能与正先导通道头部的梯级形式发展过程相关。     

利用低频磁场天线遥感测量人工引雷中的初始连续电流

2014年夏季的山东人工引雷实验中,我们利用高灵敏度宽频段磁场天线在距引雷点78 m的距离上开展了对人工引雷初始连续电流过程的遥感测量。通过分析实验期间5次人工引雷的综合观测数据,发现磁场遥感方法对人工引雷中特有的初始连续电流有很好的反演效果。通过对78 m距离上获得的磁场测量信号进行积分处理,能够有效地抑制测量过程中白噪声的影响,从而反演得到初始连续电流的低噪声时变波形。该方法为获取空中引雷实验中的初始连续电流波形提供了一种解决方案,同时也可用于反演近距离自然闪电中地闪回击中的长连续电流的时变波形。     

西北太平洋地区热带气旋闪电活动的气候学特征及其与气旋强度变化的关系

利用2005~2014年全球闪电定位网（WWLLN）资料和中国气象局提供的热带气旋（Tropical Cyclone,TC）位置和强度资料,分析了近10年西北太平洋地区228个TC中的闪电时空分布特征及其与气旋强度变化的关系。结果表明:TC闪电活动年际变化呈震荡分布,夏半年闪电活动比冬半年强,闪电频数日变化呈单峰分布,峰值出现在12:00（地方时,下同）,谷值出现在06:00。闪电密度呈三圈分布结构,内核区和外雨带区闪电密度较高,内雨带区最低;闪电密度空间不对称分布,最高值出现在TC南侧。TC强度改变时,内核区闪电密度随TC不同强度等级的分布与外雨带区不同。TC内核区闪电活动较外雨带区强,内核区和外雨带区的闪电密度最大值分别出现在TC快速增强和强度一般变化时;快速增强过程一般发生在中等强度的TC中,而快速减弱过程一般发生在强度较强的TC中。TC快速增强前后,内核区闪电活动变化比全部TC闪电和外雨带区明显,表明内核闪电活动较全部TC闪电和外雨带区闪电能更好的指示TC的快速增强。     

云分辨尺度下一种综合调整水物质含量的闪电资料同化方法

在直接调整水汽含量（称为F12）和直接调整冰相粒子浓度（称为Q14）两种闪电资料同化方法的基础上,提出了一种综合调整冰相粒子浓度和水汽含量（称为C17）的闪电资料同化方法,选取一次具有完整闪电观测资料（云闪加地闪）的飑线过程,利用WRF在云分辨尺度进行数值模拟,详细比较了3种闪电资料同化方法的模拟结果。与不进行闪电资料同化的控制试验相比,闪电资料同化试验明显改进了模式对流活动的模拟能力,但是不同同化方法有所差异。在同化时段内,F12方法中回波强度较小,形成大范围层云区,回波中心比实测偏向下游;Q14方法回波强度和落区同实测最为接近,但是对层云区的模拟无明显改进;C17方法综合了F12和Q14方法的优势,与F12方法相比,回波强度增大,落区更加接近实测,层云区面积扩大。同化结束后,F12方法冷池有所增强,雨区向东北方向延伸,但是强度较弱,形成大范围的弱降水区,同化正面效果保持最久;Q14方法低层大气偏干,地表冷池偏强,对流系统迅速移动并衰减,降水区域比实测偏南,同化正面效果消失较快;C17方法冷池范围和强度与实际观测最为接近,降水较F12方法增强,模拟出的飑线形态得到调整,模拟出了实测中的另一降水中心,同化正面效果保持时间延长。      

基于多站电场变化同步测量的负地闪回击中和电荷源特征

利用北京闪电综合探测网(Beijing Lightning NETwork)在2011年8月9日的一次中尺度对流系统过境期间获得的7个站同步闪电地面电场变化资料,在采用蒙特卡罗数据处理方法对资料进行误差订正的基础上,基于非线性最小二乘拟合算法,深入分析了51次负地闪的127次回击中和电荷源的特征。多回击负地闪回击中和电荷源的水平分布尺度Le和垂直分布尺度ΔHe分别为13.0±9.3 km和2.1±1.7 km;两者之比Le/ΔHe为61.2±278.5。随着垂直分布尺度ΔHe的增大,水平分布尺度Le以及水平和垂直分布尺度之比Le/ΔHe呈减小趋势。对雷暴不同阶段负地闪回击中和电荷源的分析发现,雷暴自发展到成熟,再到消散阶段,回击中和电荷源最大高度呈先缓慢上升、后显著减小的变化趋势;这期间,电荷源的最低高度始终在距地面5 km左右,电荷源水平分布总体上自西北向东南方向移动,与雷暴云移动方向一致。与雷达回波的叠加发现,负地闪回击中和的电荷源主要分布在回波强度25 d BZ的区域,其中高度值≥7 km的电荷源占34%,主要分布在雷暴云对流活动较强的区域内部;高度值7 km的电荷源占66%,在雷暴云对流活动较强的区域内部和外围都有分布。     

一次人工引发闪电初始电流及其电磁场变化特征

研制了近距离闪电磁场变化测量系统,并在2005年夏季山东滨州的人工引发闪电试验中,获得了闪电电流和距闪电通道60 m处的1μs时间分辨率的电磁场变化同步观测资料。本文详细分析了一次人工引发闪电放电初始阶段的电流及近距离电磁场。本次引发闪电中火箭拖带的导线底端通过一段5 m左右的尼龙线与引流杆相接,这段空气间隙击穿放电所产生的电流为720A,对应的60 m处电场和磁感应强度变化分别为0.38 kV/m和11.26μT。对同步资料的进一步分析表明,人工引发闪电上行正先导电流脉冲时间间隔为18.0~25.0μs,平均峰值电流为23.0A,变化范围为16.9~41.0A;单个先导过程转移电荷量的平均值为84.3μC,变化范围为57.8~141.0μC。60 m处先导电场峰值和磁感应强度峰值的平均值分别为16.7 V/m和0.3μT,变化范围分别为8.7~28.2V/m和0.116~0.544μT。先导电流峰值Ip(A)与其产生的磁感应强度峰值B(μT)之间满足Ip=61.9B 2.56。     

Influence of Topography and Large-scale Forcing on the Occurrence of Katabatic Flow Jumps in Antarctica： Idealized Simulations

The Regional Atmospheric Modeling System （RAMS）, which is a non-hydrostatic numerical model, has been used to investigate the impact of terrain shape and large-scale forcing on the Antarctic surface-wind regime, focusing on their roles in establishing favorable flow conditions for the formation of katabatic flow jumps. A series of quasi-2D numerical simulations were conducted over idealized slopes representing the slopes of Antarctica during austral winter conditions. Results indicate that the steepness and variations of the underlying slope play a role in the evolution of near-surface flows and thus the formation of katabatic flow jumps. However, large-scale forcing has a more noticeable effect on the occurrence of this small-scale phenomenon by establishing essential upstream and downstream flow conditions, including the upstream supercritical flow, the less stably stratified or unstable layer above the cold katabatic layer, as well as the cold-air pool located near the foot of the slope through an interaction with the underlying topography. Thus, the areas with steep and abrupt change in slopes, e.g. near the coastal areas of the eastern Antarctic, are preferred locations for the occurrence of katabatic flow jumps, especially under supporting synoptic conditions.     

地面电晕离子对空中引雷始发过程的影响

利用已建立的“地面电晕离子的演化模式”对甘肃省平凉地区一次雷暴过程的空中电荷密度和环境电场的演化情况进行了模拟,发现地面尖端产生的电晕离子如果不被俘获便可在１ｍｉｎ左右内到达５００ｍ的高度上。对空中引雷火箭发射前的空中电场分析表明,引雷成功的关键除有足够长的导线以使导线两端的电场产生畸变外,另一个重要的条件是火箭－导线系统顶端能处于强的环境电场中以满足顶部流光的产生和持续传输。另外,低空较强的环境电场对火箭－导线系统下端下行流光的发展和空气间隙的击穿有重要的促进作用。一次空中引雷触发高度上的电场大于５０．０ｋＶ／ｍ,火箭－导线系统下行正流光持续传输的电场值为１９．０ｋＶ／ｍ,放电过程首先起始于火箭－导线系统下端正流光的产生。根据多年的实验资料,建议实际引雷试验时,以５００ｍ高度上的电场为参考来决定火箭的发射时刻,北方雷暴大于５０ｋＶ／ｍ,南方雷暴大于２５ｋＶ／ｍ。