闪电VHF辐射源功率观测及雷暴电荷结构的初步分析

利用自行研制的闪电VHF辐射源功率接收系统,对青藏高原东北部闪电VHF辐射源功率三维分布进行了观测,初步分析了雷暴电荷结构,并利用自行研制的中心频率为270 MHz球载闪电模拟源,对闪电VHF辐射源功率接收系统进行了野外标定,得到了267~273 MHz频率范围的闪电辐射脉冲功率三维时空发展分布图。统计结果显示,在正云闪中,上部正电荷区平均辐射脉冲功率为4.8 W,下部负电荷区平均辐射脉冲功率为1.6 W,上部正电荷区的辐射功率明显高于下部负电荷区。在负云闪中,下部正电荷区平均辐射脉冲功率为3.2 W,上部负电荷区平均辐射脉冲功率为2.5 W,下部正电荷区的辐射功率明显高于上部负电荷区。在负地闪中,负电荷区平均值为3.0 W,正电荷区平均辐射脉冲功率为4.7 W。负电荷区辐射源数都少于正电荷区,绝大多数正电荷区的平均辐射脉冲功率大于负电荷区,但个别闪电的负电荷区平均辐射脉冲功率大于正电荷区。     

伴随超强VHF辐射的闪电双极性窄脉冲初步观测

闪电过程中一类双极性脉冲辐射伴随的超过常规闪电一个数量级的VHF辐射是卫星观测的穿越电离层的脉冲对(TIPPs)的来源.文中给出了在中国上海地区观测到的该类放电事件产生的78例双极性窄脉冲.典型的双极性窄脉冲上升时间约1.2 μs,初始峰宽度约2-3 μs、半宽约1 μs,整个脉冲持续时间约15 μs,脉冲幅度与地闪首次回击幅度相当,过冲幅度约为初始峰幅度的1/3.这类脉冲波形特征与普通闪电双极性脉冲波形特征差异明显.根据空间双极性脉冲被电离层以及地面-电离层反射的时间延迟并假定电离层高度为85 km,估算了这些双极性窄脉冲发生高度.11例负极性脉冲(对应上面负电荷区对下部正电荷区之间的放电)中有10例脉冲发生高度在海拔14.0-15.0 km,一例出现在负地闪初始击穿阶段的脉冲发生高度为海拔6.4 km.67例正极性窄脉冲发生高度位于海拔7-12 km,平均海拔9.4 km.利用传输线电流模式以及偶极子辐射近似估计了电流在通道内传播时间以及放电电流参数,78例平均结果显示电流从通道底部传播到顶部经历的时间约1 μs,电流矩约为5 kA·km量级.我们推断放电通道长度约100-300 m,放电电流幅度具有20 kA量级,电流传播速度与光速可比拟、具有108 m/s量级.     

闪电辐射频谱的观测与分析

1984年8月,利用我们研制的闪电数字信号接收设备,在合肥地区进行了观测。并使用微机对信号进行数字滤波、Fourier变换等处理。所接收的信号一类具有明显的回击脉冲,而另一类则无。从前者中挑选出21个典型信号作为个例进行分析,得出了这类信号及其振幅频谱的主要特点,并与理论结果和其他的模拟观测结果作了比较。     

三维闪电探测系统研制

"三维闪电探测系统研制"是国家科技部科研院所技术开发专项,其目标是开发完整的三维全闪(云闪、地闪、云内特殊放电事件)探测和定位系统.采用闪电VLF/LF和VHF辐射信号同步联合分析的方式,采用时差定位技术,利用闪电波形匹配、脉冲匹配、时域相关和频谱分析等方法,实现对闪电辐射事件的三维探测.2007年主要开展了以下3个方面的工作:     

冰雹云中闪电特征观测研究

通过对西北地区11次冰雹过程闪电定位仪和多普勒雷达观测资料的分析结果表明,闪电5min频次分布呈现规律变化,在降雹前4-97min出现频次大于20次的峰值,冰雹过程正地闪占总地闪比值在24．7％-40％之间;闪电密度最大中心区出现在降雹位置之前,闪电逐时空间分布标识出冰雹云的发展移动路径;闪电分布在雷达回波区,并不与雷达最强回波区对应,闪电频次、正地闪所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用。     

实时闪电电磁场同步观测系统

阐述如何对亚微秒级的闪电电磁场变化波形进行同步采集。设计制作了量程可调的快、慢电场变化观测系统,用以获取闪电电场变化信息,并结合磁场同步资料实现了不同环境下的闪电观测要求。基于数据采集卡（PCI-5105）和Labwindows/CVI开发平台,研制了闪电波形同步数据采集系统和分析处理软件。整套系统具有高采样率、大容量、多参量、同步观测等特点,并已通过野外试验的验证,为研究闪电放电的微物理过程提供了探测手段。     

浅谈雷暴与闪电的观测记录

浅谈雷暴与闪电的观测记录姜庆芝（兴安盟气象处）雷暴和闪电都是积雨云中，云间或云地之间产生的放电现象。雷暴出现时有时闪电兼雷暴，有时只闻雷声而不见闪电。雷暴与闪电的观测记录方法《规范》中己有明确规定，但从报表审核发现，在雷电多发季节，疑误记录时有发生，...     

卫星观测的西南地区闪电的时空分布

利用TRMM卫星上携带的闪电探测仪（LIS）所获取的10 a闪电资料（1998—2007年）对西南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。结果表明：该地区闪电次数的年差异较大,最多年份是最少年份的2倍多,闪电活动季节性特征非常明显,闪电主要集中在春末仲夏发生,呈现单峰值特征,4—8月是闪电高发期（约占全年总闪电活动的84.83%）。闪电活动的日变化表明,闪电峰值区集中在傍晚、午夜前后两个时段,闪电谷值区出现在09：00—12：00,夜雷暴多,这是与其他地区闪电日变化显著不同的地方。在对闪电次数进行了探测效率订正后,根据LIS注视时间,计算了闪电密度。西南地区闪电密度分布大体呈现：东部高,西部低;南部高,北部低。闪电密度较高、面积较大的高值中心位于中越交界的老山一带,非常明显的大片低发区主要位于西南西部地区。研究表明：西南地区闪电时空分布与当地的地形地势、水汽和地理环境条件等诸多因素有关。     

云中闪电及云下部正电荷的初步分析

1986年夏季,我们在兰州中川机场附近对雷暴过程中的闪电进行了3站电场、电场变化及声光差的同步观测。本文定量分析了8月3日和4日两次雷暴过程中的7个云闪放电。结果表明,除一个为云中负电荷区和其上部正电荷区之间的放电外,其余都是负电荷区和云下部范围很大的正电荷区之间的放电。放电中心在海拔高度为3.8—6km之间(对应环境温度为7.6—-13.5℃),中和电矩约18—48Ckm。云下部的这种放电现象在文献中还很少见报道。     

雷达资料时间循环同化应用于闪电落区等研究初探

为研究夏季雷暴天气条件下的对流、降水、闪电的发展过程,有效使用高时空分辨率的遥感手段,如多普勒雷达、闪电定位仪等,利用中尺度数值模式ARPS及敏感的数据同化系统ADAS将VCP21模式下每6 min一次的雷达基数据资料进行时间循环同化,模拟得到相对可靠的三维空间、每10 min输出一次的对流云初步性态描述信息;进而结合目前公认的感应及非感应起电机制,通过云中电场强度与同化得到的云内相态模拟资料之间粗略微分关系,设定放电阈值,初步得到放电主要落点等信息;把本次模拟结果与江苏省闪电定位系统(LLS)实测资料做了对比,发现二者具有一定的可比性:(1)实测30 min内共有78次闪电,感应起电机制下共模拟出40次,非感应起电下有76次且首发时间较早。这也说明了非感应起电机制更易于雷暴云内电荷的衍生;(2)30 min内两种机制下模拟得到雷电发生的主要位置差别不大,和实测基本一致。     

浅析高速公路雷电危害及防御

由于在高速公路设计和施工中强电和弱电系统的防雷问题往往被忽视，接地的要求也不统一。高速公路尤其是机电系统的防雷薄弱环节相对较多，因此易遭雷击，特别是雷击电磁脉冲的危害。本文分析了雷电对高速公路机电设备危害途径，阐述了高速公路雷电防御技术应包括直击雷、雷击磁脉冲(雷电感应)的立体化的综合防御技术。     

从空间探测闪电的综述

从空间探测闪电 30多年的历史看 ,一些卫星闪电遥感仪器已提供了许多极有价值的资料 ,例如 ,闪电全球范围内发生的频率 ,其随纬度和季节的变化以及日变化 ,超级闪电的发生等等。这些资料在雷电灾害预警预防、强对流天气监测、某些军事目标的识别等业务和科研工作中得到了应用。本文是关于空间探测闪电的一个综述 ,主要介绍过去 35a一些星载闪电光学探测器 ,并给出由这些仪器观测资料分析所得到的一些重要结果。最后 ,对发展中国星载闪电探测器提出几点建议。     

广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征

利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等,以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例,对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明：中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨,发生在低槽前部冷暖交汇区,珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降,强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下,TBB变率较前1 h下降幅度可达-15℃以上,局部可达-30℃,对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义,锋面降水中ADTD较LMI提前出现;成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下,局部200 K以下,TBB变率减小,维持在0～-10℃,闪电达到峰值,密集闪电随着TBB≤220 K低值区移动。     

江西省地闪气候特征及其活动强弱评价方法探讨

为科学评价雷电活动强弱和为雷电预报的效果检验提供参考依据,基于2003—2010年江西省闪电监测定位系统资料,分析了逐小时的闪电频数变化,发现0.01°×0.01°经/纬度分辨率格点上的地闪频数最大值出现在2004年9月18日17:00—18:00,为64次/h;相较其他时段而言,16:00—17:00闪电活动最强。基于地闪观测资料、探空及多普勒雷达资料,分析了雷达回波强度与地闪数的相关性统计特征发现,在0.1°×0.1°经纬度网格点上,0℃层以上最大回波强度大值与相应时段内的地闪频数大值常不一一对应,但地闪频数大值多出现在强回波附近。格点上的12 min内的地闪数大都≤60个,以1—20个为最多;地闪数≥40个的格点数则明显减少;对应的0℃层以上最大回波强度集中于35—60 dBz,回波强度≤35 dBz或≥60 dBz的格点数则明显偏少。回波强度介于45—55 dBz的格点数明显大于回波强度>55 dBz以及<45 dBz的格点数,表明这个区间内的闪电活动最强。因此,借助0℃以上最大回波强度可简单地区分闪电活动强弱。     

苏州地区雷暴活动规律和雷灾分析

本文利用苏州气象局布点的4台可覆盖整个苏州地区的闪电定位仪观测资料,统计分析了苏州地区近几年的落雷密度和年平均雷暴日等雷暴活动规律;然后再结合苏州地区1999-2003年雷电灾害实例和雷灾发生的原因,分析给出苏州地区雷灾的特点和发生规律,为今后防雷工作的开展提供科学依据。     

人工触发闪电与降雨倾泻

根据人工触发阀电后雨量猛增的观测事实，利用一个简单的静电模式计算了闪道附近雨滴的重力碰并增长，结果指出，闪电后降雨猛增必须满足一定的条件，除了要求较高的离子浓度（〉１０＾１４／ｍ＾３）外，还取决于闪电所引起的电场变化和闪电被触发后闪道附近环境电场强度的特性。     

人工引发雷电试验及其特征的初步分析

1989年夏季，我们在甘肃永登黑林子地区进行了用拖带接地金属细丝的火箭引发雷电的试验，获得了3次成功。本文分析了这3次引发雷电的放电特征。结果表明，放电是在雷暴云下部正电荷的作用下上行负流光的激发和传播过程，雷电人工引发时的地面电场为6－8kV/m。由一简单物理模式粗略地定量估算出了放电参数：中和电荷量约为12－5．3C,电荷 中心离地高度1．3－2．5km，和甘肃地区雷暴云下部正电荷中心高度范围一致。