1971—2008年青岛地区雷电时空分布特征

选取1971—2008年青岛地区7个地面观测站雷暴日资料和2006—2009年闪电定位系统监测资料,统计分析青岛雷暴的时空分布规律,并以某大型石化项目为例,分析了该区域地闪的分布特征。结果表明：近38 a青岛地区雷暴日空间分布自东南向西北逐渐增多,季节性分布特征明显,主要集中在7月和8月。根据闪电定位资料,借助分析软件...     

北京地区的闪电时空分布特征及不同强度雷暴的贡献

利用北京闪电定位网(BLNET,Beijing Lightning Network)和SAFIR3000(Surveillance et Alerte Foudre par Interometrie Radioelectrique)定位网7年共423次雷暴的闪电资料,并按照雷暴产生闪电多少,同时参考雷达回波和雷暴持续时间,将雷暴划分为弱雷暴(≤1000次)、强雷暴(>1000次且≤10000次)和超强雷暴(>10000次),分析了北京地区的闪电时空分布特征及不同强度等级雷暴对闪电分布的贡献。北京总闪电密度最大值约为15.4 flashes km-2a(^-1),平均值约为1.9 flashes km^-2a(^-1),大于8 flashes km^-2a(^-1)的闪电密度高值区基本分布在海拔高度200 m等高线以下的平原地带。不同强度雷暴对总雷暴闪电总量贡献不同,弱雷暴(超强雷暴)次数多(少),产生的闪电少(多),超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占总雷暴闪电的37%和56%。不同强度雷暴对总雷暴的闪电密度高值中心分布和闪电日变化特征影响显著,昌平区东部、顺义区中东部和北京主城区是总雷暴闪电密度大于12 flashes km-2a(-1)的三个主要高值区中心,前两个高值中心受强雷暴影响大,而主城区高值中心主要受超强雷暴影响。总雷暴晚上频繁的闪电活动主要受超强雷暴和强雷暴影响,这两类雷暴晚上闪电活动活跃,分别占各自总闪电的69%和65%,而弱雷暴闪电活动白天陡增很快,对总雷暴午后的闪电活动影响大。另外,不同下垫面条件闪电日变化差异大,山区最强的闪电活动出现在白天,午后闪电活动增强很快,主峰值出现在北京时间18:00,而平原最强的闪电活动发生在晚上,平原(山麓)的主峰值比山区推迟了约1.5小时(1小时)。     

基于双金属球三维电场探空仪的一次雷暴云内电荷结构观测研究

本文自主研制性能稳定的双金属球三维电场探空仪,并结合气象探空仪等构建了雷暴电场-气象综合探空系统,实现了雷暴云内三维电场及温度、湿度的同步测量.2019年夏季对华北平原地区雷暴开展穿云观测,并结合地面大气电场、雷达回波、变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)反演的动力场等资料进行综合研究,首次给出该地区雷暴云内的电场和电荷结构分布特征.对2019年8月7日发生的一次中尺度对流系统电场探空发现,在雷暴减弱阶段,其弱回波区内存在5个极性交替的电荷区:4.4~5.6 km之间的上部正电荷区(0℃附近)、3.6~4.4 km之间的中部负电荷区和1.0~3.6 km之间的下部正电荷区,此外在1 km下方有一个负极性电荷区,雷暴云顶附近5.7~6.9 km之间为一个弱负极性屏蔽电荷区.其中,中部负电荷区和下部正电荷区由多个不同强度、不同厚度的电荷层构成.此外,电场探空系统在中部负电荷区高度范围内经历的上升—下沉—再次上升的往返探空数据表明,雷暴云内动力环境复杂,电荷结构分布相似但又有所差异,反映了实际雷暴云内电荷分布的时空不均匀性和复杂性.     

大气电场的FFT频谱分析及雷暴预报研究

采用傅里叶变换方法将时域数据转换到频域,针对首次地闪发生(简称“雷暴天气”)和首次地闪不会发生(简称“非雷暴天气”)的大气电场强度数据做了幅度谱分析.研究发现,首次地闪前0.5h的大气电场数据与非雷暴天气中任意时段0.5h的大气电场数据的幅度谱分布具有明显差异,两类天气的幅度谱分布有一定规律可循.在此基础上对样本整理分类,将两类天气的平均幅度谱视为判别标准,利用欧氏距离判别法,对63个未知天气样本进行判别分类和效果检验,结果表明,此方法可供短时临近的首次地闪预警工作中予以参考.     

雷暴持续时间与地闪活动的预报方法研究

根据2007—2008年6—8月湖南地区地闪定位、天气背景及探空资料,利用天气学分型及数理统计等方法,对湖南夏季雷暴的天气背景、持续时间以及雷暴过程中地闪的活动进行分析,定义的地闪频数指数(Icgf)可以较好地区分地闪活动等级;利用逐步回归方法分别得到了雷暴持续时间及地闪频数指数的预报方程,且均通过的信度检验,并进一步提出了各地闪活动等级预报的诊断指标。     

南京雷与雨相互关系分析

根据南京气象观测站1951—2007年57 a雷暴日及降雨记录资料,分析了干雷、湿雷和雨中有雷比率的变化特征,得出:57 a来湿雷明显多于干雷,干、湿雷日气候倾向率都为负值,趋势减少,但湿雷减少更为明显;干、湿雷都是夏季最多,冬季最少;南京市从历年某天发生湿雷的概率得:历史上任意一天湿雷发生概率超过0.2的日期都集中在7、8月,其中南京发生湿雷最高概率在7月20日,与本省苏南和苏中各市基本一致,比苏北发生湿雷概率最高日期早5~6 d。南京雨中有雷比率主要分布在0.12~0.25之间,平均为0.19;雨中有雷的比率呈逐年缓慢下降趋势,但近几年出现雷暴的比率略有增多;各月雨中有雷比率呈单峰型,夏季比率较其他季节大。结合1961—2007年梅雨期资料,统计得出历年梅雨期有雷比率分布区间广,为0~0.9,梅雨期有雷平均比率为0.26,虽比全年雨中有雷的平均比率(0.19)还高些,但比梅雨所在的6—7月雨中有雷平均比率(0.39)低得多。分析还发现雷与不同级别降水关系有差异,与小雨呈负相关,而与中雨、大雨和暴雨呈正相关,与暴雨的相关性最好,6—8月大雨和暴雨中有雷的比率高达0.62~0.74。     

雷暴云起电机制及其数值模拟的回顾与进展

对国内外有关雷暴云起电机制和起/放电模式的研究结果和进展进行了回顾,总结了这两方面研究的主要进展及所涉及的重要问题。详细介绍了离子、粒子及其他起电机制的发展历程,并从非云模式和云模式这两方面综述了国内外起/放电模式的一些结果和进展。目前对雷暴云内电荷的产生已有较为系统地了解,但仍需对雷暴内动力、微物理和起电过程及它们之间的相关性做更深入的研究。进一步完善雷暴云起/放电模式,并应用模拟结果和观测资料来研究动力、微物理过程及电结构的相互作用机制。     

夏季青藏高原雷暴天气及其天气学特征的统计分析

利用常规探空和地面观测资料,分析了2000-2009年夏季(6-8月)青藏高原(下称高原)地区雷暴的时空分布特征以及雷暴天气各要素的垂直廓线特征,在此基础上,修正了K指数,并对修正后的K指数(KM)进行了检验。结果表明,高原雷暴中心主要发生在高原西南侧的日喀则、高原中部腹地那曲、拉萨一带以及高原东部地区,夏季高原中部雷暴中心区随月份向西南转移,其东侧的雷暴中心区随月份向南偏移,雷暴中心位置向南偏移且雷暴的月平均频数减少,高原上由南向北雷暴发生的时段不同,高原中部和北部的那曲、沱沱河雷暴峰值的出现时段比南部的拉萨早3～6h;高原南部的定日和拉萨雷暴日大气低层存在逆湿现象。高原地区雷暴日500～400hPa之间为不稳定层,400hPa以上为稳定层,400hPa处假相当位温为最小值,雷暴日平均风向为西南风;对KM指数检验表明,大多数雷暴日KM>10℃,占总雷暴日的92.7%;当KM<0℃时几乎无雷暴发生,KM指数对雷暴具有一定的指示意义。     

雷云荷电模型量子反演

雷电物理学的发展和雷电防护新理论与新技术的研究需要对雷云荷电结构进行深入探索.利用地面电场观测数据对雷云荷电模型进行地球物理学反演是一个可行的研究途径.实际雷云荷电结构复杂多变,反演目标函数高度非线性,传统的反演方法往往显得无能为力,利用量子反演方法可尝试解决此问题.在总结分析近年发展比较成熟的量子遗传算法(QGA)、量子退火算法(QA)和量子粒子群算法(QPSO)的基础上,针对Amoruso和Lattarulo提出的带电圆盘雷云荷电模型建立反演模型,分别用三种改进的量子反演算法对理论模型计算结果进行了反演实验,发现QA对此模型的反演准确度最高,而QGA的全局收敛速度最快.通过用QGA对一组实际观测数据分别进行的三层、四层、五层带电圆盘模型的反演,对比分析了不同模型结构对实际反演结果的影响.     

辽宁省强对流性天气的气候特征分析

利用1962—2008年辽宁强对流性天气观测资料,对冰雹、龙卷、雷雨大风和短时强降雨4种强对流性天气的气候特征进行统计分析。结果表明：辽宁冰雹沿海少、内陆多,内陆又以东、西部山区为最多;6月和9月为其多发期; 15-16时出现最多;83.9％的冰雹持续时间为0—10 min。龙卷沿海多、内陆少;7月和9月为其多发期;13—14时和17—18时发生最多;75.0％的龙卷持续时间为5—20 min。雷雨大风沿海和内陆均存在多发区域;5—6月为雷雨大风多发期;15—16时出现最多。短时强降雨自西向东逐渐增加,主要出现在6—8月,21—22时出现次数最多;短时降水极值为26—105 mm/h。