北部湾中小尺度灾害性强对流天气系统的次声/电磁波预警系统的研制与机理探讨

自行研制了次声阵与单台雷暴次声电磁波报警仪,它针对雷暴系统的夹卷过程中的电荷各界与释放和气流电磁特性与声学特性,利用其辐射电磁波和次声波作用源地与强度的信息指标,三年来对大于１７ｍ／ｓ（阵性）以上雷暴大风系统与过程无一漏报。１９９７年对７次灾害性雷雨大风,全部提前３￣６ｈ报出,减少了７千万元以上的损失。分析发现,雷暴系统孕育期间前兆次声信息,这与过去所得到的国内外雷暴成熟期的次声信息在频响特性上不     

我所的大气电学研究工作

大气电学是大气物理学的一个分支,自四十年代前期,国内作过个别的观测研究后,在国内静寂了二十多年。六十年代以后,随着近代云雾物理、人工影响天气及森林防火等工作在我国的开展,国内有不少单位先后对强雷暴,特别是冰雹云中的雷电活动作了观测研究。大气电学家们利用自制的闪电计数器、电场仪、探空电场仪及闪电电场仪等取得了一系列的资料,并对于不同强度的雷暴在雷电活动上的不同特征、雷     

镇江雷暴气候特征及天气学预报方法分析

雷暴是严重的气象灾害之一,给人民生命财产带来严重影响。雷暴的发生发展地域性强,因此加强镇江本地雷暴特征的研究和预警工作十分必要。利用镇江市1959--2010年的雷暴气候资料,通过气候倾向率、小波分析等统计方法,对其周期性、时空分布特征及年（代）际、季节变化特征等进行了分析,得出以下结论：1）镇江市雷暴呈现出市区少、周边地区多的特点,其中句容雷暴发生频率最多且持续时间长。2）镇江市平均雷暴日数存在4a、6a、10～12a左右、准20a的长周期振荡信号。从长周期分析,镇江市近几年的年平均雷暴日数处于偏多周期时段。3）年平均雷暴日数距平,20世纪60年代、70年代、21世纪的00年代是正距平,特别是2006--2010年连续5a的平均雷暴日数都大于气候值,是雷暴频发时期;80年代、90年代为负距平。1963年的雷暴日数最多,有53．3天;1979年的最少,为15天。通过对1999--2008年镇江市地面观测资料的194个雷暴天气过程个例进行统计分析,对影响镇江市的雷暴天气系统进行了分型,在此基础上提出了预报镇江市雷暴天气的思路,为开展雷暴预报预警业务提供理论依据。     

能量参数在中川机场雷暴预测中的应用

我国目前的大气探空网, 其时空观测密度尚不足以捕捉强对流天气信号.采用中尺度数值模式MM5对发生在兰州中川机场的5次雷暴天气进行模拟, 利用模拟结果并结合地面观测资料, 计算、分析了雷暴发生、发展过程中一些对流活动指数的变化, 结果表明, 对流有效位势能量(CAPE)和对流抑制能量(CIN)对中川机场雷暴预测有较好的指示意义, 当CAPE＞20 J·kg -1 时就可能出现雷暴, ＞100 J·kg -1 时雷暴较强;经过地面资料修正的CAPE能够更准确地预测雷暴发生时间, 描述雷暴发展过程中的能量积累和释放过程;同时指出, 使用数值模式预测雷暴时, 积分时间不易过长.     

南京地区一次冬季雷暴过程的雷达回波特征分析

为研究雷暴发展过程中的雷达回波特征,利用S波段双偏振多普勒天气雷达对南京地区的雷暴进行了观测研究,利用雷达回波资料、地面大气电场数据、闪电定位数据及探空资料对比分析了2014年一次冬季雷暴过程与夏季雷暴的雷暴回波特征差异。分析结果表明:冬季雷暴的对流发展高度明显低于夏季雷暴,持续时间短,水平尺度小,有较大比例的正闪;影响冬季雷暴与夏季雷暴的成雷对流高度差异的主要因素是环境温度差异,冬季雷暴在较低的高度上,具有较低的环境温度,更有利于雷暴起电;对流单体中,霰粒子的存在是雷暴的一项重要特征。     

江苏地区夏季雷暴的雷达回波特征研究

为提高江苏省地区雷暴监测预警能力，利用S波段双偏振多普勒天气雷达雷暴探测回波资料和闪电定位资料对江苏省2014年7—8月的夏季雷暴进行特征研究，研究了雷暴反射率核心区域的演变特征、不同温度层反射率因子与地闪频数随时间的相关性问题和雷暴发展过程云内粒子的演变特征。研究结果表明：在雷暴成熟之前，雷暴的反射率因子核心区域的强度、高度和云顶高度不断增加，以及对流发展旺盛，当雷暴成熟之后，雷暴的强反射率因子核心的强度和对应高度就会不断降低，雷暴将趋于消散；雷暴能够发生闪电的主要特征是40 dBZ回波顶高度要高于0℃温度层高度；雷暴中闪电的产生和霰粒子有着密切的联系，尤其是湿霰粒子。     

华南雷暴大风天气的环境条件分布特征

利用中国气象局提供的观测资料研究了2010—2014年华南雷暴大风和普通雷暴的空间分布特征,并将华南春夏两季雷暴大风和普通雷暴的大尺度环境条件进行对比。结果表明:研究的华南区域08—20时(北京时)夏季雷暴大风略多于春季,而普通雷暴夏季样本数约为春季的3.6倍,雷暴大风主要发生在粤西到珠江三角洲地区。相比于普通雷暴,雷暴大风天气发生的环境条件具有更强的条件性不稳定,斜压性和动力强迫更强。春季雷暴大风发生时环境中的大气可降水量和中高层湿度均比普通雷暴更大,而夏季反之。华南春季雷暴动力条件明显优于夏季,而夏季热力强迫的作用大于春季。     

雷暴预警预报的研究进展

雷暴作为极端天气事件中的一种,不仅常产生强降水、破坏性大风和冰雹等严重的天气灾害,而且还伴有雷电,造成雷击灾害,给工农业生产和人民生活都可带来严重的损失。因此对雷暴的预警预报研究变得尤为重要,也促使其理论、技术及应用都取得了很大的发展。本文对有关雷暴预警预报技术的一些研究结果和进展如雷暴的潜势预报、雷暴的临近预报、雷电活动的观测信息在雷暴天气预警中的指示作用及雷暴云的数值模拟等方面进行了归纳和综述,总结了各方面研究所涉及的重要问题及主要进展,并对未来发展进行展望。     

2019年马六甲地区红色精灵观测及母体雷暴分析

红色精灵是一种发生于闪电放电活跃的雷暴云上空的中高层大气瞬态发光现象,它们通常由中尺度对流系统层状云降水区内的强地闪回击产生,是对流层和中间层之间的一种能量耦合过程。目前,有关中国南海及东南亚地区的红色精灵观测鲜有报道。为了进一步了解热带地区产生红色精灵事件的沿海性雷暴特征,于2019年利用低光度光学观测系统和低频磁场天线在马来西亚马六甲地区开展了地基观测。实验于11月9日、12月11日和12月15日三次在沿海雷暴上空共捕捉到7例红色精灵事件,其中包括4例圆柱型、2例胡萝卜型和1例舞蹈型。结合闪电定位、云顶亮温和低频磁场信号等同步数据,分析表明所有事件均由正极性地闪回击产生,且母体闪电回击位于雷暴对流区附近（云顶亮温≤ 210 K处）,这可能是该地区产生红色精灵的沿海性雷暴的共同特征。此外,红色精灵生成期并不是闪电活动最强期,而是发生于闪电频数短暂降低后,这表明红色精灵的发生可能是该地区成熟雷暴中对流减弱的一个信号。     

雷暴预警预报的研究进展

雷暴作为极端天气事件中的一种,不仅常产生强降水、破坏性大风和冰雹等严重的天气灾害,而且还伴有雷电,造成雷击灾害,给工农业生产和人民生活都可带来严重的损失。因此对雷暴的预警预报研究变得尤为重要,也促使其理论、技术及应用都取得了很大的发展。本文对有关雷暴预警预报技术的一些研究结果和进展如雷暴的潜势预报、雷暴的临近预报、雷电活动的观测信息在雷暴天气预警中的指示作用及雷暴云的数值模拟等方面进行了归纳和综述,总结了各方面研究所涉及的重要问题及主要进展,并对未来发展进行展望。      

强雷暴环境的客观预报：决策树与区域业务数值天气预报模式

澳大利亚区域业务数值天气预报模式的输出产品已被用作为热力学和动力学场输入到决策树中,该决策树用于诊断雷暴产生的可能性以及产生雷暴的环境是否会进一步导致强雷暴、超级单体或龙卷超级单体雷暴的发生。在所描述的强天气观测的目标个例中,系统成功地识别了强雷暴而且大致区分出龙卷和非龙卷事件。研究结果表明:当与区域数值天气预报模式相结合时,Colquhoun 的雷暴决策树有能力为雷暴区、强雷暴、龙卷雷暴区的预报以及判断这些雷暴是否可能伴有暴洪、下击暴流、强风等提供指导。强天气目标个例研究的结果表明:就所观测的强天气的位置及类型而言,上述方法的准确度很高。如果这些结果能够重现于业务实践中,该系统将对预报人员十分有益。33 天的试验结果表明:虽然根据公认的相当宽松的主观判据确定的错误报警数量相对较低以及预报准确的数目相对较高,但过多的空间超报使得个例研究的结果并未出现。这些结果表明:决策树系统可以提供一个有用的警报系统,该系统构成澳大利亚业务工作中确定雷暴监视区的基础。     

四川1960-2010年雷暴观测事实及灾害防范区域研究

利用1960 -2010年四川雷暴逐日观测资料分析四川雷暴特征及变化规律。结果表明,四川雷暴年平均雷暴日数呈逐年减少趋势,高原雷暴发生的日数明显多于盆地区域,川西高原南部山区偏多于川西高原北部。把研究的防御重点信息数据与地理信息系统（GIS）技术相互结合,将雷暴灾情实况、雷暴多发区域、人口、经济情况的属性信息特点进行地理编码,使其转换为包含经度、纬度、海拔等相关地理信息的地理图层shape文件,实现灾害防御数据信息与地理信息的融合。结果表明：盆地东部的南充、广安和高原的盐边为雷暴重点防御一级区域;巴中、阆中、峨眉、盐源为雷暴二级防御区域;绵阳、南充、泸州、阿坝为雷暴三级防御区域;成都、温江、都江堰、达州、遂宁、雅安、宜宾等为雷暴四级防御区域。     

雷暴云的集合预报技术及其应用

以中尺度非静力WRF模式的格点预报结果作为云模式的初值集合,经云模式的多初值雷暴预报及预报结果的集合分析,建立了雷暴云的集合预报方法。将该方法应用于南京周边地区未来一天雷暴天气的特征预报,并利用南京夏季9个雷暴天气的多普勒雷达资料（SCIT,storm cell identification and tracking）进行预报效果的检验。结果表明,雷暴云的集合预报对研究区域内未来一天雷暴强度、分布预报效果较好,尤其对强雷暴的分布有较强的预警预测能力。此外,雷暴持续时间概率密度分布的集合预报产品,在雷暴影响范围概率预报上的应用,提高了雷达对雷暴的预警监测能力。     

近30年西藏地区雷暴变化特征

利用西藏地区38个观测站点1979-2008年雷暴资料,采用旋转EOF分析、合成分析、小波分析及趋势分析等统计方法对西藏地区雷暴的时空变化规律进行了研究.结果表明:两藏地区以午后短时热力性雷暴为主,雷暴平均总次数存在准15年的周期变化,年雷暴平均总次数呈逐年减少趋势,2000年以后这种趋势更为明显.雷暴持续期变短,但也...     

陕西大范围雷暴850hPa能流场特征分析

利用历史天气图和陕西全省逐日天气现象资料,统计分析850hPa能流场的特征与陕西大范围雷暴天气的关系。结果表明:850hPa能流场对陕西雷暴天气有很大的贡献;总结出陕西大范围雷暴天气发生时,θse场中的暖湿舌、高能轴、锋区及附近流场耦合系统的特征及指标,形成具有预报意义的陕西分区雷暴预报指标,为雷暴的潜势预报提供基础研究指标依据。     

低纬高原雷暴的气候特征分析

利用云南113个观测站1971—2005年雷暴观测资料,通过数理统计、小波分析和EOF分析,研究了云南雷暴的气候变化特征。结果表明:云南年雷暴日数较多,年际变化较大,年雷暴日数有减少的趋势,每10年雷暴日数减少12天;云南雷暴季节变化显著,由冬至夏,雷暴逐渐增多;由夏至冬,雷暴逐月减少。5~10月云南雷暴出现2个或3个雷暴中心且雷暴中心少动,雷暴主要活动区集中在25°N以南、103°E以西区域。10月~4月雷暴主要活动区位于25°N以南的区域,云南省雷暴基本呈现由南向北逐渐减少的特征。从小波分析的结果看,云南雷暴具有2,4,6年的短周期和8,11年的长周期振荡变化,其中以4年和11年振荡周期为主要特征。根据EOF分析,云南雷暴异常空间分布主要有以下几类:夏半年为全区一致型、东南—西北型、东北—西南型、纬向型、经向型;冬半年为全区域型、纬向型、东南—西北型、经向型和局部区域型。     

1959—2008年田阳雷暴气候统计特征

对田阳1959—2008年雷暴资料进行回归统计,采用气候倾向率,气候趋势系数进行雷暴特征分析。结果表明：近50 a田阳年雷暴日数呈增加趋势,初雷日期明显提前,终雷日期稍有后延。逐月平均雷暴分布与月平均气温、月降水量呈同相单峰形,8月雷暴出现高峰值,9月雷暴呈锐减。雷暴夏季多于春季,秋冬季少于春季,汛期4—9月雷暴占90%。雷暴活动日分布,14—20时出现频率最高,20—08时出现频率次之,08—14时出现频率最低。研究结果可为国民经济建设和防雷工程设计、雷击风险评估及雷电灾害防御与管理工作提供科学依据。     

雷暴系统活动的分析

雷暴有单体、群体和系统三种活动形式。雷暴单体构成雷暴群体,几个雷暴群体组成雷暴带,雷暴带向前传播形成雷暴系统。雷暴系统属中尺度系统,它是雷暴活动的主要形式。大多数灾害性天气诸如飑线、冰雹、局地暴雨、龙卷等,都与雷暴系统活动关联着,它们都发生在强雷暴系统上。为了提高对这类灾害性天气的预报准确率,本文试图以1963、1964年华东盛夏中小尺度分析资料,以及北京1973—1975年盛夏雷暴探测资料为基础,对雷暴系统活动规律做一些初步的综合分析。     

宁波地区海-陆下垫面差异对雷暴过程影响的数值模拟

利用耦合Noah陆面过程的WRF模式对2009年6月5日傍晚发生在宁波地区的一次雷暴过程进行数值模拟,通过改变下垫面覆盖类型的敏感性试验,探讨了海洋和陆地下垫面对雷暴过程的影响。结果表明,WRF模式能够较合理地模拟出雷暴的发生、发展过程。雷暴发生前期,由于海-陆强烈的热力差异,海风特征明显,海风引起的抬升运动触发了雷暴,海风形成的强辐合区对应雷暴过程累积降水量的大值区。当研究区域全部被替换成陆地后,地表的粗糙度增大,在研究区域东部由于摩擦辐合加强,产生了强烈的上升运动,多个发展旺盛的对流单体在上升运动区生成,使雷暴产生的降水区域东扩、降水量增大、雷暴维持时间延长。当研究区域所有陆地被替换成水体后,白天地表通量减小,大气边界层中湍流运动减弱,边界层高度降低,大气层结变得稳定,不利于对流发展。     

江门市雷暴多发期气候特征研究

使用江门市1961-2010年和广东省其他20个地级市1971-2010年期间的逐日雷暴日数资料,用频率分析和主因子分析等方法,对江门地区雷暴多发期的气候特征进行了研究。结果表明,江门地区的雷暴气候特征与广东省其他市的相关性高,其雷暴发生的气候规律在广东地区有很强的代表性。江门地区的雷暴多发期为4-9月;其中雷暴多发期又分为4-6月和8-9月的前、后雷暴多发期,7月为过渡期。前雷暴多发期有先下降然后上升的气候变化趋势,突变年份是1983年,与西风带大气环流的20世纪80年代初的突变对应。在候尺度的突变分析中,发现突变出现在5月第4候,与很多研究公认的南海夏季风的平均爆发日期一致。