广州珠江新城地区高建筑物雷电回击磁场分析

对2011—2012年广州高建筑物雷电观测站获取到的雷电回击磁场波形数据进行统计分析,选取14个高建筑物的27次闪电过程(均为负极性地闪,含回击过程112次),其中44%的闪电个例为单次地闪过程。采用小波软阈值去噪法和基础噪声归零法进行数据预处理,分析发现:选取的回击磁场波形均呈现多峰现象,鉴于高建筑物反射峰的影响,本文只统计初始峰值;选取数据的1次闪电回击次数的算术平均值为4.2次,高度200m以下的闪电过程(14次)算术平均回击次数5.1次,高度200m以上的闪电过程(13次)算术平均回击次数3.2次;建筑物越高对磁场峰值的增强作用越显著,击中200m以上的建筑物上雷电首次回击和继后回击磁场峰值几何平均值分别是200m以下的2.2倍和1.5倍;建筑物高度对回击过程磁场波头上升时间影响不大;继后回击过程磁场波头时间远小于首次回击,与回击电场波形特征一致。     

2011—2012年广州高建筑物雷电磁场特征统计

为研究不同高度的建筑物对雷电磁场的影响,对2011年7月—2012年8月广州高建筑物雷电观测试验中获取的雷电磁场波形数据进行统计分析,共选取击中14个高建筑物的40次雷电 (均为负极性雷电) 的磁场数据,结果表明：高建筑物对回击磁场峰值有增强作用,且建筑物越高对回击磁场峰值的增强作用越大,高度在200 m以上的建筑物上雷电首次回击磁场峰值的几何平均值是高度在200 m以下的建筑物上的2.4倍;高建筑物雷电回击的磁场波形呈多峰特征;观测到的20次击中200 m以下高建筑物的雷电中,有13次 (65%) 雷电首次回击的磁场波形出现后续峰值比初始峰值大的现象,击中200 m以上高建筑物的14次雷电中有8次 (57%) 出现该现象;40次高建筑物雷电中有22次 (55%) 为多回击雷电,135个回击间隔时间的几何平均值为69.1 ms, 多回击高建筑物雷电中有10次 (45%) 出现继后回击的磁场峰值大于首次回击磁场峰值的现象。     

广州高建筑物雷电观测与研究10年进展

作为中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)的重要组成部分,广州高建筑物雷电观测站(TOLOG)始建于2009年,迄今已积累数百次高建筑物雷电资料。对于雷电连接过程,高建筑物会起到“放大镜”的作用：TOLOG的观测在国际上首次发现了连接过程中负-正先导之间“头部-侧面”连接的现象,给出了先导连接行为的两种基本形态;揭示了负先导梯级发展过程的精细化结构,给出了下行先导和上行先导的二维/三维发展特征;估算了不同高度建筑物上雷电的闪击距离。高建筑物对雷电电磁场具有“放大器”的作用,且建筑物越高增强效应越显著。高建筑物是下行和上行闪电的“汇集点”：对下行闪电的吸引作用可保护高建筑物附近的其他物体免遭雷击;正地闪的回击、延续电流和云内放电过程均可在高建筑物上触发负极性上行闪电。另外,高建筑物区域可作为闪电监测系统的“标校场”,TOLOG的观测资料在地闪定位系统探测效率和定位精度的评估方面也得到了应用。     

不同高度建筑物上的下行地闪回击特征

为了研究不同高度建筑物上发生的下行地闪回击特征差异,对2009—2012年广州高建筑物雷电观测试验中获取的能确认接地点高度的58次下行负极性地闪的综合同步观测资料进行对比分析。结果表明：接地点高度小于等于200m和接地点高度大于200m两类地闪的回击次数和回击间隔时间的差异不明显,但接地点高度大于200m的地闪的首次回击电流幅值、继后回击电流幅值、首次回击光强脉冲的10%~90%波前时间及10%波前~50%波后半宽时间、继后回击光强脉冲的10%~90%波前时间及10%波前~50%波后半宽时间的算术平均值 (几何平均值) 分别为接地点高度小于等于200 m地闪的1.8(2.1),1.5(1.4),7.4(7.4),3.1(3.4),4.6(4.3) 和2.4(3.6) 倍。     

广州两座高建筑物上闪击距离的二维光学观测

利用广州高建筑物雷电观测站的高速摄像机在2012—2018年拍摄到的发生在两座尖顶建筑物广州塔(600 m高,12次)和广晟国际大厦(360 m高,9次)上的21次下行地闪光学数据,结合广东电网闪电定位系统提供的回击峰值电流数据,统计建筑物高度和回击峰值电流强度对闪击距离的影响,并探讨闪击距离与上行连接先导起始时间的相关性。结果表明：更高的建筑物上雷电的闪击距离更长,广州塔闪击距离的中位数约是广晟国际大厦闪击距离中位数的2倍;对于确定高度的建筑物,闪击距离有随着回击峰值电流增强而变长的趋势,且建筑物越高,对应的回击峰值电流也越强;在下行与上行先导连接前0.1 ms内,二者的平均速率之比小于4,且速率比值在0~1这一区间的样本最多,占比约65%。     

广州前汛期暴雨气候特征分析

利用广州站1951～2009年的降水资料和历史天气图资料分析广州在过去59年前汛期（4～6月）暴雨气候变化特征以及暴雨产生的天气形势分类得出以下结论：1）广州前汛期暴雨累积雨量与前汛期降水变化趋势一致,呈逐年增加趋势,前汛期暴雨贡献率呈现波动变化;2）5、6月份的暴雨占前汛期累积雨量的比例呈10年左右的周期变化,未来10年广州可能再次进入5月份暴雨高发期;3）前汛期暴雨频次约占全年暴雨频次52．1％,其小波功率谱呈现4～8年的周期振荡,且在1987～2003年最为显著;4）广州前汛期暴雨偏多的年份,冷暖气团势力相当,在华南地区交汇的机会多,广州暴雨偏多,而暴雨偏少的年份,是极圈附近冷气团过于强盛而海上暖气团过于弱或者冷气团有一定的势力,但是海上暖气团过于强盛,华南地区由单一气团控制,广州暴雨偏少。     

广州高建筑物雷电回击光脉冲特征分析

为了深入认识负地闪放电过程中光辐射信号的特性,对广州高建筑物雷电观测站所获得的回击光脉冲波形进行了分析.对观测到的88例负地闪事件中的184次回击(包括60次下行闪电首次回击、58次下行闪电继后回击、66次上行闪电继后回击)的光脉冲特征进行了统计分析,结果表明:下行闪电首次回击光脉冲10％～90％上升时间T1的算术平均...     

三峡地区连阴雨气候特征分析

根据1959-2000年三峡地区16个代表站点的逐日降水资料，使用小波分析等统计方法，分析了这一地区春、秋季连阴雨的发生频率、总天数的气候变化特性。结果表明：该地区春、秋季连阴雨每年平均发生2-3次，其发生次数和天数春秋两季相差不大；春、秋季边阴雨年际和年代际变化均较明显，其年际变化周期呈现阶段性。     

建筑物高度对地闪回击电磁场影响的模拟

基于三维时域有限差分数值算法（3D-FDTD）建立了雷击高建筑物电磁场传播模型,研究了负地闪击中不同高度建筑物时回击垂直电场、角向磁场以及水平电场沿地表的传播规律。模拟结果表明:建筑物的高度对雷电电场峰值的影响显著,如当建筑物高度从100 m增加至600 m时,在距离d=100 m位置的垂直电场峰值减小了63%,水平电场正极性峰值的增加比例为84%、负极性峰值的绝对值增加比例高达130%;观测位置不变时,角向磁场峰值和水平电场正极性峰值均会随着建筑物高度的增加而增大;对于距离d=100 m,300 m时,垂直电场的峰值随着建筑物高度的增加而减小,而d=500 m时,垂直电场峰值随着建筑物高度的增加呈现出先增大后减小的趋势;此外,建筑物高度会影响垂直电场峰值对距离的敏感程度,建筑物越低（高）,相应的垂直电场峰值随着观测距离增大衰减越快（慢）。该文研究结果能够为现代化城市中高建筑物附近线缆、室外设备等的雷电防护方案设计提供参考。     

呼和浩特雷暴分布特征分析

基于1971—2007年呼和浩特地区6个气象站的逐日雷暴观测资料,运用数理统计及小波分析等方法,对呼和浩特地区雷暴的时空分布特征和气候变化规律进行分析。结果表明:呼和浩特地区年平均雷暴日数为36.4d,呈南北多中部少的纬向型特征;37年来雷暴日数在波动中呈减少趋势,平均下降幅度为1.435 d/10a;该地区的雷暴有很强的季节性特点,集中出现在5—9月的5个月中,而夏季(6,7,8)3个月占73.5%;从小波分析的结果看,呼和浩特地区雷暴具有2、3年和4年的短周期及12、20年的长周期震荡变化,其中以长周期震荡为主要特征。     

超高层电梯机房防雷区磁场强度分析及防御技术

近年来,由雷击引起的电梯停运事件时有发生,雷电对电梯的损坏主要有闪电电涌侵入、地电位反击、辐射电磁场等3种主要途径。经过专业技术人员的现场鉴定调查发现,以雷电辐射电磁场诱发的控制板损坏引起的为最多。以一幢超高层建筑物为例,计算雷击建筑物以外附近218 m和雷电直接击在建筑物上防雷区LPZ1区、LPZ2区内磁场强度,分析雷击时辐射电磁场对电梯机房LPZ2区控制设备的损坏机理,并得出以下结论:确定点距LPZ1区屏蔽最短距离取最大值能尽可能减小磁场强度值;电梯机房LPZ1区屏蔽网格宽度w≤0.15m时,若建筑物电梯机房顶接闪器遭受小于等于150kA雷电流直接雷击,机房内控制设备一般不会受到辐射电磁场的干扰。     

高建筑物上闪电普通摄像观测与分析

2009-2010年夏季,在广东省气象局对东南方向的高建筑物上的闪电进行了观测.对获得的普通摄像资料进行了处理和分析,基于对闪电事件引起普通摄像中像素亮度变化的分布特征的分析结果,编写了视频资料处理程序,实现了普通摄像资料中闪电图片的自动提取.在此基础上,统计分析了观测到的广州高建筑物上87次自然闪电的特征,结果表明:这些闪电的持续时间平均为348 ms;对于高度超过500m的建筑物,其上发生闪电的次数明显多于高度低于500 m的建筑物,且闪电的平均持续时间也更长.给出了拍摄到的几幅云下闪电通道呈现蛛状和长距离特征的闪电图片.     

0.1~40 MHz地闪、 云闪及NBE事件的辐射场频谱特征分析

利用宽带傅立叶分析法对2008年7月30日和8月4日两次雷暴过程中, 距离观测点5~20 km范围内的55次负地闪回击过程, 33次云内闪电过程以及20次双极性窄脉冲事件（NBE）的电磁辐射信号进行了观测分析, 得到地闪回击、 云闪放电初始阶段以及双极性窄脉冲事件在0.1~40 MHz频带宽度下的电磁辐射能量谱密度。结果表明, 这三类闪电放电过程的辐射频谱波形均呈现出随频率增加、 幅值减小的趋势, 但在辐射强度和衰减速率上存在一定的差异。负地闪回击幅频波形在6~28 MHz频段上衰减速率相对缓慢; 云闪初始阶段在全频带上始终遵循f-1.2~f-1.4之间的衰减率递减, 且其频谱幅值与地闪回击的辐射能量谱幅值相差不大; NBE事件在0.1~40 MHz频带中辐射能量谱幅值基本都明显大于其他两类闪电放电过程, 特别是在10 MHz以上的HF、 VHF频带上其差异可达到20 dB。     

地面建筑物（群）对雷暴云大气电场影响的模拟研究

利用有限差分方法分析了地面建筑物(群)对雷暴云大气电场分布的影响,结果表明:①建筑物(群)的存在对周围大气电场存在较大的影响,建筑物顶部的大气电场明显强于地面,且随建筑物高度增加而增强.如建筑物的长、宽均为40 m,高度h=10、20、50、100 m时,楼顶的大气电场分别是地面(当建筑物不存在时地面相同位置)处的1.4、1.7、2.8和4.5倍.②地面建筑物(群)对地面电场存在明显的屏蔽作用,影响范围约为建筑物高度的3.5倍以内.因此,对大气电场的测量需要考虑周围建筑物(群)的影响.     

全相闪电磁场测量系统实现与试验

根据电磁感应法原理,研制了一套全相闪电磁场测量系统。该系统磁场测量天线由3个正交的半径为15 cm的环状天线构成,由高速大容量示波记录仪完成数据采集,采用基于全电路表达式的脉冲磁场数字重构法对数据进行还原处理。利用该系统,结合电场变化观测系统和高速摄像系统,在广东省从化地区开展了闪电的光、电、磁场同步观测试验。试验资料分析表明,该套全相磁场测量系统观测的闪电磁场变化基本真实可靠。     

CINRAD/CC雷达发射机磁场电源故障诊断与调试

统计近5年云南5部CINRAD/CC雷达的73次故障,发现发射系统磁场电源故障达21次,相对而言磁场电源故障率较高。通过归纳21次磁场电源故障的排除过程,总结出检测和分析磁场电源故障的技术方法,并给出了关键测试点的波形、调试指标,供技术保障人员参考。通过文山个例并结合多次实际经验认为,更换元器件常可能带来一些雷达性能参数的变化,易形成其他故障的隐患,故排除故障后统调相关系统是十分必要的。     

基于奇异谱分析的南方涛动指数短期气候预测试验

The Southern Oscillation Index (SOI) time series is analyzed by means of the singular spectrum analysis (SSA) method with 60-month window length. Two major oscillatory pairs are found in the series whose pe riods are quasi-four and quasi-two years respectively. The auto-regressive model, which is developed on the basis of the Maximum Entropy Spectrum Analy sis, is fitted to each of the 9 leading components including the oscillatory pairs. The prediction of SOI with the 36-month lead is obtained from the reconstruction of these extrapolated series. Correlation coefficient between predicted series and 5 months running mean of observed series is up to 0.8. The model can successfully predict the peak and duration of the strong ENSO event from 1997 to 1998. It＇s also shown that the proper choice of reconstructed components is the key to improve the model prediction.     

闪电先导静电场波形理论分析

通过对地闪电先导过程静电场变化波形的理论分析指出，先导所致静电场时间变化率dE/dt是一个比静电场变化ΔE更能反映先导传播特性的物理量。利用dE/dt时变曲线可以较精确地确定先导开始位置、接地附近先导传播速度以及接地瞬时的先导电流，同时利用dE/dt极值点的特征可以揭示通道传播过程中倾斜、弯曲特征。     

凤翔站２００５—２００６年自动气象站观测资料质量评估分析

本文对2010年6月2日18时-19时期间雷暴过程中大气电场监测数据进行分析,并与闪电定位资料对比后,得出闪电发生前大气电场值会出现波动并逐渐增大,雷电发生时大气电场会出现极值和脉冲,雷云消散后大气电场又恢复到平稳状态;大气电场的监测对雷电的预警预报有着非常重要的作用。