武汉地区雷电预警阈值研究

利用湖北新一代多普勒雷达、闪电定位仪、电场仪等探测设备获取的大气探测资料,采取概率统计方法,就武汉市2012年1月至2014年7月184次雷暴过程中的1067次闪电和预警指标的相关性进行统计分析,初步确定武汉地区雷电预警指标阈值。结果表明：雷电发生与大气电场强度、雷达回波反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量等指标关系密切;大气电场强度阈值为2 kV/m左右;-10 ℃高度上回波强度大于等于40 dBz且回波顶高为6 km左右、垂直累积液态水含量大于等于10 kg/m2可以作为武汉地区雷电预警阈值,且不同的月份阈值有所变化。     

基于实验室模拟高压放电冲击力的研究

为了研究高压放电冲击波的特性, 通过对冲击波的理论分析, 基于自主设计的一套实验装置对实验室条件下模拟高压放电产生的冲击力大小进行了量化试验。利用2.6/50 μs冲击电流发生器模拟产生放电冲击波, 依次改变冲击电流的幅值及离放电球中心位置的距离, 测定水平方向的冲击力大小。实验结果表明: 在25~100 kA冲击电流下, 离放电球中心位置50 mm处水平方向的冲击力大小为1.6~3.3 N; 随着冲击电流的增加以及离放电球中心位置距离的减小, 水平方向的冲击力呈逐渐增加趋势。当离放电球中心位置的距离超过60 mm时, 冲击力的大小受距离的影响较小。所得结论为研究自然界闪电冲击波的特性提供了一定参考依据。      

重庆市雷暴气候变化特征分析

利用重庆市34个观测站1951―2009年雷暴日资料,通过数理统计、小波分析、EOF分析等方法,研究重庆市雷暴气候变化特征、周期性规律以及时空分布特征。结果显示:重庆市年平均雷暴日数为37.48 d,一年中任何月份都可出现雷暴,以7、8月份为最多,雷暴主要发生在夏季。过去59年,雷暴日数年代际差异较大,并呈波动减少趋势,平均每10年减少3.403 d。从morlet小波分析结果看,重庆雷暴具有5 a短周期、8～9 a中周期和18 a长周期振荡变化。从空间分布来看,渝东南年平均雷暴日数最多,渝中和渝东北次之,渝西最少,雷暴分布呈现出从东部高山向中部、西部丘陵低山逐渐递减的特征。根据EOF分析,重庆雷暴异常空间分布可划分为全市一致型、局部型、经向型、纬向型等类型。     

武当山景区雷电环境及古建筑防雷

武当山是世界文化与自然遗产,因而武当山风景区的雷电防护尤为重要。截取风景区的地闪数据,以1km2范围为基本单元,得到各单元内2008-01-01—2011-12-31期间的全部地闪频次、极性、强度等参数,分析了武当山的雷电环境及地理环境对雷电活动的影响。研究表明:雷击大地密度整体上随高度表现出明显的增长趋势,电流强度平均值与高度大致呈现反向分布趋势。通过研究致灾环境的基本规律,进而有针对性的制定出科学合理的防护措施,对古建筑的防雷具有重要意义。     

2006-2009年南京地区闪电活动分布特征

利用2006-2009年江苏省闪电监测定位系统资料,对南京地区闪电活动特征进行了分析,发现闪电集中发生在6-8月的12-20时,其他各月闪电频数较低,这主要是由于南京夏季对流活动频繁,且在午后至傍晚的时间段内,气温偏高,较易产生强对流的雷暴天气等原因造成的.南京地区大部分区域的平均雷击大地密度值介于2～6次/(km²·a)之间,平均雷击大地密度极大值中心出现在江宁区,平均雷击强度值介于5～40kA之间,南京长江大桥附近出现了平均雷击强度极大值的中心,最大值达75kA以上.地形地貌、下垫面性质、水汽条件等因素可能是导致上述特征的主因.所获得的闪电活动特征闪电参数在雷电防护、雷击风险评估等领域具有一定的应用价值.     

我国中部五省雷暴日时空分布特征

为研究中部五省雷暴日时空分布特征,利用1961―2010年中部五省85个气象台站雷暴日资料,采用小波分析和EOF分析等数理统计方法,对其雷暴日时空分布特征进行了统计分析。结果表明：近50年来,中部五省初雷日期和终雷日期没有表现出提前或推迟的趋势,年平均雷暴日整体呈下降趋势,夏季雷暴日的减少是影响年雷暴日减少的主要原因。中部五省年平均雷暴日为41 d,其中春季占全年雷暴日的30.3%,夏季占57.6%,秋季占8.5%,冬季占3.6%;五省平均初雷日期在3月1日或2日,从南至北初雷日期依次推迟,南北最大相差近3个月;终雷日期在10月4日或5日,终雷日期是南晚北早,南北最大相差近2个月;雷暴日月变化曲线呈双峰型,主峰在7月或8月,次峰在4月;通过小波分析,年平均雷暴日主要呈11 a、17 a和6 a、4 a左右的振荡周期;长江以北地区,20 d＜年平均雷暴日≤40 d,属多雷暴地区;长江以南地区,年平均雷暴日＞40 d,属于高雷区或强雷区,其中赣南和湘南少部分地区年平均雷暴日＞60 d,属强雷区。根据EOF分析,将五省年平均雷暴日空间分布划分为：一致型、南北反相型、梅雨型和局地型等4种类型。年平均雷暴日整体呈下降趋势的原因,可能与夏季风的强弱和大气环流突变有关。     

雷电灾害风险评估中损失量的量化分析

为了更好地做好雷电灾害风险评估,减少雷电带来的损失风险,提出了对雷电灾害风险评估标准中损失量的量化方法。一种方法是基于年雷暴日的量化,另一种方法是利用闪电定位资料,采用了多元回归分析对损失量进行量化,回归试验结果表明:F分布高度显著,相关系数平方可达0.7569。后一种量化方法比前一种量化方法造成的相对误差更小,因此利用年雷暴日量化分析仍存在不足,而基于闪电资料的量化分析更能科学地量化损失量,进而为精细化的雷电灾害风险评估提供科学的参考依据。     

降维思想在统计雷击大地密度中的应用

在统计雷击大地密度的过程中,需要划分公里网格,然后对落在网格内的闪电数据进行统计.首次提出利用降维思想统计雷击大地密度.利用统计出的数据绘制等值线时,每个数据都参与了等值线的绘制,不会出现丢失数据的现象.给出了手工统计的方法,同时利用Java语言编程实现了降维的统计方法,提供了友好的人机对话界面.实践证明,该统计方法具有很好的实用性.     

武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动分析

利用湖北省地面雷暴日资料和闪电定位监测资料,采取数理统计方法,对武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动进行分析。结果表明：其沿线一年四季均有雷暴发生,且处在湖北省闪电高密度区;夏季平均雷暴日最多,冬季平均雷暴日最少,4-8月闪电次数占全年闪电总次数的91.5%,为闪电集中发生期;一天中闪电次数集中出现在15-19时,也是对流性雷电天气集中发生期和雷电防御关键时段;咸宁北站一带闪电密度最大,雷电活动较频繁,是雷电防御重点地段。     

具有特殊地质地貌的黄山风景区雷电环境分析

黄山是世界文化与自然遗产,因而黄山风景区的雷电防护尤为重要.截取能够覆盖整个黄山风景区的区域(118.05°～118.13°E、30.06°～30.09°N),以1 km2范围为基本单元,得到各单元内2005年8月24日至2008年9月22日期间的全部地闪频次、极性、强度等参数,研究分析黄山风景区地质地貌、雷电环境及黄山地理环境对雷电活动的影响.研究表明:山区闪电频数随海拔高度略有增加,而平均闪电电流强度有减小趋势.