大气不稳定度参数与闪电活动的预报

利用北京地区M—LDARS闪电定位系统的观测资料，结合探空资料，分析了182个有闪电活动和153个无闪电活动的多个大气不稳定参数与闪电活动的关系。结果表明，潜在一对流性稳定度指数、抬升指数、对流有效位能和700hPa相当位温与闪电活动具有较好的相关性，而中层湿度与闪电活动的相关性没有以上几个参数明显。文中进一步分析了多参数综合预报的闪电活动的概率，闪电频数和各参数的线性回归关系，提出了闪电活动预报的诊断指标。本研究对北京地区雷电监测与预警有参考价值。     

安徽闪电分布特征和不稳定条件分析

利用安徽2008—2011年LD-Ⅱ型闪电定位系统资料,以统计方法分析安徽闪电分布特征,发现安徽闪电的发生较为集中在7—8月,闪电极性以负闪为主(约占总闪的93%以上),同时存在南北差异。南部的闪电数和平均电流强度比北部大,但北部正闪比例略高于南部。进一步结合2008—2011年阜阳、安庆两站探空资料,选取了抬升指数、对流有效位能、700~400 hPa平均相对湿度、700 hPa假相当位温、850~500 hPa温差、沙氏指数与K指数7个大气不稳定参数,以两站为中心的0.5个纬距范围内,分析了探空放球时间后6 h内,大气不稳定参数与闪电活动的关系,确定了闪电活动的不稳定参数阀值,为闪电活动预报奠定基础。     

珠三角地区闪电活动与大气化学污染的关系

研究了以广东省东莞站为代表的珠三角地区及作为对比的粤西遂溪站为代表的海边地区降水样品的化学成分与闪电活动间的关系,以及分析了珠三角地区污染源对降水化学成分的影响,通过进行相关分析,发现在珠三角地区,除了臭氧不明显外,空气中的二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物浓度(没有进入降水中)与闪电发生的次数都存在着显著的负相关关系。另外,还发现闪电降水具有十分明显的化学特征地区性差异,即相对其它地区,浓度较高的化学成分其闪电降水的化学浓度都要明显高于非闪电降水,而浓度较低的化学成分其闪电降水的化学浓度都低于非闪电降水,这进一步证明了pH值与雷电活动的关系并非主要由湿清除过程引起,而是与雷电活动有比较密切的关系。同时,通过进行相关分析发现,闪电活动与降水中某些离子浓度、降水的电导率及pH值间存在显著的相关关系,总的来说,闪电活动与当地的典型化学成分浓度有着显著的相关关系,例如闪电活动在海边地区与海盐性离子有显著的相关关系、在珠三角地区与主要由工业化和城市化环境所引起的各种离子有显著的相关关系。      

基于大气不稳定参数的广东地区雷暴特征分析

利用广东省清远地区2011、2012和2014年6—8月地闪定位资料将每天发生的雷暴情况进行分级,并结合对应的探空资料,计算对流有效位能、沙氏指数、K指数等反映大气稳定性或能量关系的参数,分析其在发生时间和强度不同的雷暴发生前的分布情况。结果表明,沙氏指数、抬升指数、K指数、全总指数、强天气威胁指数和对流有效位能与雷暴强度有一定的相关性,而对流抑制能量、粗理查森数与雷暴强度间没有发现较好的相关性。广东地区雷暴发生前沙氏指数小于0℃,抬升指数小于-2℃,K指数大于30℃,对流有效位能大于500J/kg,更容易产生中强雷暴。广东地区的K指数高于青藏高原地区20℃左右,对流有效位能的平均值高于青藏高原及陕甘宁地区约300J/kg,其余参数分布特点与部分地区相似,进一步反映了广东地区雷暴特征的特殊性,加深了对广东地区雷暴特征的认识。     

低纬高原大气不稳定参数与雷电活动相关性

应用云南省2014—2017年闪电资料和探空资料,分析了低纬高原地区大气不稳定参数与雷电活动的相关性,从9个参数中选取了相关性较强的5个参数,运用数理统计方法确定各参数可预测雷电发生的阈值,再运用复相关系数法计算各参数权重,建立雷电潜势预报方程。最后通过预报检验法及个例分析法对方程进行验证,结果显示低纬高原地区大气不稳定参数对雷电活动较为敏感,响应阈值普遍低于平原区域。该预报方程对未来12h雷电活动的发生预报效果显著,具有良好的推广运用价值。     

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.     

张家口市闪电活动与大气湿度响应关系

水汽条件是产生雷电活动的一个必不可少的气象要素。利用河北省闪电定位系统监测的2011—2013年全省地闪资料和NCEP/NCAR再分析相对湿度资料,对张家口市的闪电活动特征及其与相对湿度垂直结构特征的响应关系进行了分析。结果表明：①张家口市闪电时间分布与全省闪电分布走势基本一致,夏季闪电活动最强烈;逐月演变不均匀且日分布呈单峰单谷型变化特征,张家口市日闪电峰值和谷值分别出现在17:00—18:00与01:00—09:00。②闪电活动与相对湿度垂直结构特征响应关系特征明显：闪电活动时低层湿度不高、中层较湿、高层偏干,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,中层以上相对湿度又随高度减小。③张家口市闪电活动时大气相对湿度垂直结构本地化特征：850 hPa以下相对湿度保持在40%～60%,中层600～700 hPa之间相对湿度一般升至60%～80%,且闪电强烈程度与中层湿层厚度正相关,高层200～400 hPa左右相对湿度降低至20%～40%。     

2000-2019年兰州地区秋冬季大气环流下的污染特征分析

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型法,对2000-2019年兰州地区秋冬季(当年11、12月及次年1、2月)850 hPa、700 hPa、500 hPa环流场进行环流指数分型,并分析该地区主要环流型与空气污染之间的关系。结果表明：850 hPa高度层以平直环流型为主,NE型(东北型)是主要环流型,700 hPa及500 hPa高度层均以混合型环流为主,主要环流型均为CE型(气旋东风型)。通过分析环流型与空气污染之间的关系发现,850 hPa、700 hPa和500 hPa高度层配合形成的组合环流型中,NE-CNE-CE、CNE-CE-CE、NE-CE-CE型是兰州秋冬季较易造成污染的环流型。在这3类环流型下,气团主要经由兰州市东北部进入市区,途经污染排放源地区,是造成兰州地区秋冬季污染的主要原因。NE-C-CE和E-C-CE环流型属于有利于传输扩散的环流型。在这2类环流型控制下兰州市位于低压区,气压梯度小,全天以弱上升气流为主,上升气流有利于污染物浓度降低。空气污染指数与环流型存在较好的对应,但并不能一直保持一致变化,这是因为污染变化相对于环流型变化具有一定的滞后性。     

西藏羊八井地区的闪电活动特征

利用2009年夏季在西藏羊八井国际宇宙线观测站获取的快、慢天线闪电电场变化资料,分析了该地区闪电活动的基本特征。结果表明,闪电主要发生在6～9月,其中8月最多,占闪电总数的58.2％。就日变化而言,主要发生在下午,发生于17：00～19：00的闪电个数占闪电总数的65.1％。闪电频数最大值为9 f1·min-1,平均值...     

基于大气层结和雷暴演变的闪电和降水关系

选取2006—2008年发生在北京及其周边地区的28次雷暴过程,基于大气不稳定度参数和雷达参量对雷暴过程进行分类,分析了不同分类条件下的总闪电活动 (SAFIR3000三维闪电定位系统观测) 和对流降水 (雷达反演) 的关系。结果表明:整体而言,总闪对应降水量的平均值为1.92×107 kg·fl-1。依据对流有效位能和抬升指数对雷暴进行分类的分析表明,较强的不稳定状态对应了较小的总闪对应降水量,同时总闪频次和对流降水量的相关性更好。基于雷达特征参数的分类分析表明,总闪对应降水量在对流运动较弱情况下最小,其次是对流运动较强的情况下,而对流运动适中时最大。     

北京地区雷暴的雷达回波特征与闪电活动的相关关系

基于雷达资料以及SFAIR 3000闪电定位资料分析了北京地区14次雷暴过程,研究了闪电活动与雷暴的雷达回波反射率体积的相关性。结果表明：反射率体积与总闪频次有着较好的相关性,其中-15℃层以上超过30 dBz的反射率体积与总闪频次的相关系数为0.89,其指数拟合优度为0.83。北京地区雷暴的单个闪电表征回波体积（VPF）在闪电活动开始时期有较高的水平,但在闪电活动结束时期较小。VPF还可作为闪电活动消亡的指示因子。     

四川地区对流参数与雷电活动的相关关系

本文利用2013年和2014年7～8月NCEP1°×1°再分析数据和四川省雷电监测网观测资料,统计分析了雷电活动发生前最佳近地表四层(1000hPa、975hPa、950hPa和925hPa)等压面抬升指数、对流有效位能、K指数和850hPa假相当位温与雷电活动的相关关系。通过此次研究发现,对流参数在有雷电过程和无雷电过程中有明显差异,并且发现这四个对流参数和四川省雷电活动有较好的相关关系。通过此次研究得到了四川地区雷电活动对流参数预报指标,对已有雷电潜势预报有一定的参考价值。      

四川省复杂地貌区域雷电活动中大气电场特征研究

利用四川省2009~2019年大气电场仪监测资料,分析了省内平原和高原地区雷电活动中地面电场的变化特征。结果表明：平原地区雷电过程持续时间为30~350min,平均持续时间约为158min;根据地面电场变化趋势,分为两类：地面电场值主要为负的偶极性的电荷结构,地面电场值由正到负的三极性电荷结构。高原地区雷暴云电荷累积速度快,击穿空气发生早,雷电过程发展到旺盛阶段的用时短,雷电过程持续时间为30~360min,平均持续时间约为93min,其分类与平原地区一致。     

兰州市冬季SO2大气环境容量研究

通过数值模拟方法,研究了兰州市冬季SO2的大气环境容量,为大气污染的总量控制方法提供了前提和依据。本文利用RAMs三维非流体静力大气动力模式模拟的气象场驱动中尺度大气扩散模式(HYPACT),模拟出SO2的浓度分布及每个污染单元对于地面浓度的分担率。根据SO2的国家环境空气质量标准(下称质量标准),用线性规划的原理和方法计算了兰州市冬季典型日条件下SO2的大气环境容量。     

基于Himawari-8卫星的云参数和降水关系研究

基于日本Himawari-8卫星的云产品,对中国中东部地区2017年夏季(6—8月)每日08—17时的降水资料进行了分析,重点讨论了云光学厚度(COD)、云顶粒子平均尺度(CPS)、云顶温度(CTT)三个云参数与降水的关系。试验表明,降水概率与云参数相关性较高,存在随着COD增加、CPS增加、CTT减小而增加的明显趋势。但是,单个云参数与降水强度相关性则较低;COD、CPS、CTT与小时降雨率的相关系数分别为0.2315、0.1823、-0.2235,均为弱相关。如果综合考虑联合两个或三个云参数形成小时降雨率分布矩阵,则降水过程能得到更为清晰的体现。2017年8月28日的个例表明,相比纯粹基于红外的算法,三参数方法可以明显提高小时降雨率的估计精度。     

云南省闪电活动时大气相对湿度结构特征

利用2007年6月1日—8月31日云南省闪电定位系统监测的云-地闪电资料与NCEP/NCAR再分析资料中的相对湿度物理量,分析了云南省闪电活动时相对湿度的结构特征。结果表明:云南省闪电活动除具有夏季是高发期且日分布具有呈一峰一谷变化特征,在时间演变上还具有不均匀和阶段性的特点,这与特定的大气相对湿度环境条件密切相关;云南省闪电活动一般发生在相对湿度垂直结构具有低层湿度不高、中层高湿、高层又逐渐变干的环境大气中,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,中层以上相对湿度又随高度减小,低层湿度不高、中层高湿、高层偏干的环境相对湿度条件非常有利于雷暴天气的发生和闪电的形成,一方面中层以下水汽随高度增加有利于水汽的上升运动和云的凝结形成,另一方面中高层水汽随高度迅速减小有利于形成上干下湿的大气对流不稳定,促使对流云进一步发展,从而产生闪电活动;低层相对湿度在40%～75%之间,中层600～700 hPa之间相对湿度较高,可达80%以上,一般为90%～95%,中层湿层越深厚,闪电过程越强烈,在高层250～400 hPa左右相对湿度减小到35%～60%之间。     

甘肃中部地区短时强降水与闪电关系初步分析

利用2008~2013年甘肃中部地区布网的LD-Ⅱ闪电定位系统观测到的地闪定位资料及区域自动站小时降水资料,将闪电单位资料处理成时间分辨率为1 h、空间分辨率为0.1°×0.1°(经纬度,面积约为100 km2)的空间网格闪电密度数据,并与该区域中的区域站降水量作对比分析。结果表明:正闪比例与降水强度有较好的正相关;闪电密度的时空分布与强降水时空分布有较好的一致性,但在时间上闪电密度的变化提前于强降水落区的变化;闪电密度9次/100 km2·h和5次/100 km2·h阈值分别对20 mm/h和10 mm/h短时强降水预警,其命中率很高。