闪电放电特征和雷暴电荷结构研究

文章综述了近10年来对闪电物理过程和雷暴电荷结构等方面的主要研究进展。利用自行研制的高时间分辨率新型闪电探测和定位技术,获得中国不同地区的闪电特征及放电参数,组织首次青藏高原综合闪电观测实验,揭示高原雷暴及其闪电活动的特殊性,并利用数值模式探讨其成因;将原子结构理论应用于闪电光谱研究,并进行闪电光谱的实验观测和理论研究,获得可见光频段的闪电光谱记录;完善空中人工引发闪电技术,解决近距离严酷电磁环境条件下闪电的光、电信号测量技术,寻找闪电双向先导传输的光学和甚高频辐射证据,并利用人工引发闪电技术对防雷设施进行试验研究;另外,在闪电与天气、气候关系的研究方面也进行了初步探讨。     

广州白云国际机场近46年来雷暴气候的统计特征

利用广州白云机场1956～2001年46年的逐时观测资料，通过数理统计和小波分析，揭示出白云机场雷暴气候的演变特征。结果表明:白云机场年平均出现雷暴日数为75.4天，初雷一般在3月1日，终雷一般在10月14日，一年12个月都有可能出现雷暴，其中雷暴多集中出现在4～9月份，以8月份出现最多，12月份出现最少；雷暴的历史演变有着较好的9～12年振荡周期，而且近46年来雷暴的发生有逐渐减小的趋势变化，另外雷暴有明显的季节和日变化特征。     

江苏盐城8.17雷雨大风天气过程雷达回波特征分析

本文分析了2005年8月17日江苏盐城地区的一次雷雨大风天气过程(简作8.17雷雨大风)的雷达回波特征。分析表明:贝湖东侧有较强的冷涡,高空槽前有西南急流存在,低层有冷锋锋区南压,本地受减弱缓慢南撤的副热带高压控制,850 hPa为暖湿气流控制;K指数、SI指数和θse都表明有较强的不稳定天气产生;在雷达回波特征上,具有强冷锋带状回波特征;风场上有明显的辐合;液态含水量值和一小时累积降水量有较好的指示作用。切变线和辐合区的存在是强回波得以维持和发展的主要原因。冷空气的入侵,冷暖空气交汇,是强对流天气爆发的直接原因。及时利用新一代天气雷达信息,进行预警信号的发布工作,取得了非常好的效果,并得到社会公众的认可。     

青藏高原雷暴的闪电特征及其成因探讨

通过对2003—2004年夏季青藏高原那曲地区30次雷暴过程的地面电场及闪电电场变化的分析,发现高原雷暴具有三极性电荷结构特征,其中73%(22次)的雷暴过程在其成熟阶段地面电场呈正极性,表明在雷暴云下部存在较常规雷暴范围广、电荷量大的正电荷区(LPCC),其余27%(8次)的雷暴同样具有三极性电荷结构特征,但LPCC相对要小得多。高原雷暴平均闪电频数一般只有1 fl.min-1,相对其它地区要小几十倍。对雷暴云闪电特征的进一步分析发现,具有较大LPCC的雷暴按照闪电特征可分为以云闪(IC)、负地闪(-CG)和正地闪( CG)为主的三类雷暴。结合气象参量分析发现IC型雷暴对应较高的地气温差和地表温度,相对湿度较小,而 CG型雷暴发生在傍晚,因此对应的地气温差偏小。     

1980-2010年中国南方雷暴频次的统计特征及其变化

利用1980-2010年中国南方20站逐日多时次天气观测资料,统计了雷暴的日、季节、多年变化特征,以及相应的大气物理量和环流特征变化。结果表明:雷暴频次的日变化呈午后到凌晨多,12:00(世界时,下同)频次最高(9%),03:00最低(2%);夏季频次高冬季低,其中7-8月最高(35%),12月至次年1月最低(1%)。20世纪80年代至21世纪初,年际和夏季(7-8月)雷暴频次均呈下降的趋势,分别为-1%·(10a)-1和-3.5%·(10a)-1,21世纪00年代后则有弱的增加趋势。全年统计雷暴日降水占总降水的48%,而在夏季则为64%。全年和夏季雷暴日降水比率的变化,均与雷暴频次的变化有较好的一致性,相关系数分别达0.46和0.71。对应雷暴频次的年际变化,东亚地区大气环流场表现出大尺度的异常变化。雷暴频次偏高时,西太平洋副热带高压异常偏弱,南方对流层中上层有异常的上升运动。同时,从热力不稳定指标上看,夏季异常偏高的全总指数、异常偏高的对流有效位能指数均与夏季雷暴频次显著相关,分别为0.58和0.76。而近30年南方雷暴频次与对应的地面气温存在统计上的关联,但这是否与雷暴热力和动力因子对全球气候变化的响应有关,尚需深入研究。     

一次伴有雷暴的暴雪天气成因机理分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料和NCEP1°×1°再分析资料,采用针对对流发生的诊断分析方法对济南市2010年2月28日—3月1日的一次伴有雷暴的暴雪天气过程的水汽条件、不稳定能量和触发机制以及雷达回波特征进行了分析。结果表明:本次暴雪过程是受高空槽影响产生的,中低层的暖湿急流的输送为暴雪的产生提供了充足的水汽,造成暴雪和雷暴的不稳定状态包括对流不稳定和条件性对称不稳定。而锋生次级环流是触发不稳定能量释放的重要原因。多普勒雷达产品中的带状回波和强风速垂直切变反映了条件性对称不稳定的存在。云顶高度超过-40 ℃层,满足产生雷暴和闪电的必要条件。     

一次大范围海效应暴雪的雷达反演风场分析

用EVAP(Extended Velocity Azimuth Processing)方法对2010年12月30日发生在山东半岛的一次海效应暴雪过程进行风场反演,以了解暴雪过程中雷达回波和低层风场的特征。得出以下结论:(1)烟台和威海暴雪发生时间不同步,降雪带有明显东移的过程,对应烟台强回波带逐渐向东移动,而威海回波位置少动。(2)雷达回波开始产生于渤海,减弱也始于渤海;强回波带的位置与风场的辐合区有很好的对应关系。(3)反演风场水平切变线的移动,会引起强回波带的波动;烟台北部切变线相对稳定,南部切变线西移,致使强回波带沿顺时针方向旋转;威海南部切变线位置相对稳定,北部切变线西移,引起强回波带沿逆时针方向旋转。(4)辐合切变线是由经过辽宁南下的东北风与山东半岛的西北风(西风)辐合构成;切变线受西风分量减弱的影响而发生移动。     

2015年7月中旬京津冀持续性夜间雷雨天气成因初步分析

2015年7月15日00:00至20日00:00（协调世界时,下同）期间,京津冀地区每天傍晚均有明显雷阵雨天气过程发生,持续约一周时间。天气形势分析发现:虽然都是傍晚到夜间出现雷雨天气,但15~17日的雷雨过程,500 hPa主要表现为两槽一脊天气形势,京津冀地区处于低槽前部的不稳定区。18~19日两天,京津冀地区西部为低槽,东部为副热带高压（副高）,主要表现为西低东高的天气形势,是华北地区典型的暴雨天气型之一。15~17日与18~19日的水汽输送路径也有明显区别,15~17日以西南暖湿气流直接向东北方向输送以及台风外围偏东风气流向京津冀输送水汽为主,18~19日则为西南暖湿气流向东北方向直接输送到东海以东洋面后转为偏东风向京津冀输送为主,但是,水汽辐合中心均出现在京津冀附近,且水汽通量及辐合总是在12:00大于00:00,意味着傍晚的水汽条件好于白天。动力条件方面,整个降水期间,京津冀区域的对流层高层均处于南亚高压外围辐散区,低层辐合层次主要集中在700 hPa以下,近地面层12:00的辐合更为剧烈,中层均有干冷偏西气流下沉后与低层暖湿偏东气流辐合抬升,12:00的干冷气流下沉层次更低,与偏东风的辐合更强。温度层结方面,京津冀区域平均的气温垂直温差在800 hPa以下总是12:00高于00:00。降水期间,上升速度在中高层均表现为00:00大于12:00,但是低层的上升速度都是12:00强于00:00,傍晚的动力和水汽条件都更利于降水发生。     

廊坊市雷暴大风多普勒雷达特征指标预警应用分析

利用北京、天津和沧州多普勒天气雷达对2010—2019年廊坊市发生的29次雷暴大风天气过程中的阵风锋、径向速度大值区、垂直累积液态水含量（VIL）≥40 kg?m-2等预警指标进行验证分析,结果表明：51.9%的站次出现了阵风锋,其中61.0%的雷暴大风出现在主体回波移动前方中部到右侧;17 m?s-1以上大风速区作为预警指标,预警的平均提前量达47.2 min。100%的弓形回波雷暴大风出现前上游及可能影响区域存在≥17 m?s-1的大风速区,以此发布预警可提前37.1 min;71.4%的雷暴大风站点上空或10 km范围内VIL≥40 kg?m-2,平均预警提前量最高,达到52.7 min;依据带状回波前侧或右前侧出现阵风锋发布预警的平均提前量为60.6 min。73.7%的块状回波雷暴大风天气上游及可能影响区域有≥17 m?s-1的大风速区。结合上游及可能影响区域≥17 m?s-1和≥20 m?s-1以上大风速区、阵风锋、VIL≥40 kg?m-2出现位置可以提前30—60 min发布雷暴大风预警信号,且可更加精准的预测灾害性大风的落区、出现时间和强度。     

Assessment of lightning-related fatality and injury risk in Canada

This article summarizes research completed to assess the risk of lightning-related injuries and fatalities in Canada. Although lightning mortality has declined significantly over the past century, it remains a common meteorological hazard that regularly kills and injures. Based on an analysis of media reports, vital statistics, hospital admission and emergency room visit records, and fire loss data, the authors estimate that on average about 9–10 lightning-related deaths and 92–164 injuries occur each year in Canada. The distribution of casualties reflects current provincial population and cloud-to-ground lightning densities. Consistent with similar studies in other developed nations, most lightning-related fatalities and injuries in Canada occur during the June-August summer season, coincident with peak lightning, and during the Thursday-Saturday period, most likely related to higher rates of participation in outdoor activities. The majority of victims are male, less than 46 years old, and engaged in outdoor recreational activities when injured or killed in a lightning incident. Media reports used in the study were found to underestimate both lightning mortality (36%) and morbidity (20–600%).