近地面电晕电流组网观测与数据分析

利用强电场环境中金属尖端会产生电晕放电的原理,结合无线数据传输技术,研制开发了电晕电流测量仪及其无线组网观测系统。外场试验结果表明,该套系统能够实现一定区域范围内电晕电流的组网观测。通过对电晕电流和环境电场同步观测数据的分析,得到了正、负环境电场下产生电晕电流的电场阈值以及正、负电晕电流与正、负环境电场的关系式。分析表明,利用电晕电流的测量,能够比较真实、准确地对环境电场强度进行反演。     

雷暴下金属尖端放电所致空间电荷层分布的数值计算

本文用一个二维时变轴对称模式,在地面金属尖端电晕放电条件下,数值计算了强雷暴下从地面至300米高度大气中电场和电荷密度的时空分布,讨论金属尖端放电对电场的抑制作用.结果指出:当初始电场为9000伏/米,气溶胶粒子浓度为10~(10)个/米~3时,电晕放电10秒后,电晕电流密度减小到初值的1/70,34秒达稳定值约为0.6×10~(-9)安/米~2,是初值的1/130.电荷密度不小于0.2×10~(-9)库/米~3的电荷层可垂直扩展到200米高度,径向扩展到80米以外.尖端高度以下有较高的电荷密度(约10~     

消雷器电晕电流的测量和理论分析

迄今为止,“消雷器”产生的电晕电流及其“消雷”机理尚有争论。本文利用一种“消雷器”实测电晕电流和电场强度,并根据一次闪电后地面电场恢复特征,从理论上估算了恢复时段内电晕电流密度。结果表明,即使在电场恢复到较为稳定的时刻,测量值仍比理论值约大一个量级,而理论值和地面自然尖端产生的电晕电流在量级上相当,“消雷器”产生的电晕电流不会高于自然尖端的作用。此外,“消雷器”结构（强局地表面电场、较大电晕有效面     

孤立金属尖端的电晕触发阈值

为了得到金属尖端在发生电晕放电时尖端处的电场强度,该文首先采用实验室实验得到不同高度、不同形状、不同材质的金属尖端发生电晕放电时的环境电场阈值;再采用有限元法计算二维泊松方程,得到尖端处电晕触发阈值,由此得出以下结论:环境电场阈值随金属尖端高度的增大基本呈线性减小趋势,随着尖端越来越尖,环境电场阈值呈先减小后增大的变化趋势;高度、形状对金属物尖端处电晕触发阈值无影响,尖端处电晕阈值为定值;给出尖端处电晕触发阈值为158.75 kV·m-1与空间分辨率的拟合公式,可为今后电晕放电数值模拟中判断电晕放电的起始时刻提供参考。     

三维雷暴云电耦合数值模式中空间电位的求解

将电路分析方法引入三维雷暴云动力—电耦合数值模式中,考虑了带电水成物粒子对电导率的影响,直接用模式计算求解与雷暴云中流动的带电粒子有关的电流密度。比较分析了雷暴云内首次放电出现之前电路分析法和泊松方程得到的电位和电场。结果表明,雷暴云内电导率普遍大于晴天大气,峰值位于各极性电荷区中心。与雷暴云中流动的带电粒子有关的电流密度的正、负最大值分别对应正、负电荷区中心,当电荷密度的绝对值不超过0.7nC.m-3时,其最大值的量级为10-9A.m-2,传导电流和位移电流最大值的量级均为10-8A.m-2,都为负,均在中部负电荷区中心。电路分析法得到的电位的垂直廓线与电荷结构的相互关系更明显,垂直电场的正、负最大值分别处于电荷密度最大的中部负电荷中心的上边缘和下边缘,与以往的观测结果更接近。     

雷电对飞行的影响

雷暴云中常有电荷积累，并能形成很强的电场，造成闪电击，威胁飞行安全。即使有时云区电场没有达到击穿放电的强度，只由于飞机在雷暴云区高速运动时出现飞机起电、电晕会加强云中大气等电位面的畸变程度，而达到击穿放电的强度时，也会诱发闪电，造成闪电击。通常，雷电产生强大的电流，形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧，这些现象都严重威胁飞机的安全。飞行员应采取必要的安全措施，避免闪电击的影响，保证飞行安全。     

地面电晕离子对空中引雷始发过程的影响

利用已建立的“地面电晕离子的演化模式”对甘肃省平凉地区一次雷暴过程的空中电荷密度和环境电场的演化情况进行了模拟,发现地面尖端产生的电晕离子如果不被俘获便可在１ｍｉｎ左右内到达５００ｍ的高度上。对空中引雷火箭发射前的空中电场分析表明,引雷成功的关键除有足够长的导线以使导线两端的电场产生畸变外,另一个重要的条件是火箭－导线系统顶端能处于强的环境电场中以满足顶部流光的产生和持续传输。另外,低空较强的环境电场对火箭－导线系统下端下行流光的发展和空气间隙的击穿有重要的促进作用。一次空中引雷触发高度上的电场大于５０．０ｋＶ／ｍ,火箭－导线系统下行正流光持续传输的电场值为１９．０ｋＶ／ｍ,放电过程首先起始于火箭－导线系统下端正流光的产生。根据多年的实验资料,建议实际引雷试验时,以５００ｍ高度上的电场为参考来决定火箭的发射时刻,北方雷暴大于５０ｋＶ／ｍ,南方雷暴大于２５ｋＶ／ｍ。     

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。      

中国内陆高原不同海拔地区雷暴电学特征成因的初步分析

通过分析中国内陆高原西藏那曲、 青海大通、 甘肃中川和平凉4个不同海拔高度地区雷暴的电学特征发现, 不同地区间雷暴电学特征有其共性, 但也存在一定的差异。根据过顶雷暴的地面电场演变特征, 内陆高原地区雷暴可以分为特殊型和常规型两类\.特殊型雷暴在当顶阶段地面电场呈正极性, 即雷暴下部存在范围较大的正电荷区（LPCC）, 且特殊型雷暴所占比例随海拔高度的增加有所增加; 常规型雷暴在当顶阶段地面电场为负极性, 与低海拔地区常规雷暴引起的地面电场类似。结合4个地区的地面气象要素以及探空资料的分析, 发现不同地区对应的部分热动力参量以及大气层结参数存在显著差异\.分析表明, 地气温差和暖云区厚度对雷暴云LPCC的强弱有显著的指示意义, 当地气温差越大、 暖云区厚度越薄时, 雷暴云LPCC的强度相对较大; 反之, 雷暴云LPCC的强度及范围都较小。数值模拟结果表明, 特殊型雷暴云内最大上升气流区存在的范围以及总比含水量大于常规型雷暴, 上升气流的强弱以及WCD的大小在很大程度上决定了云内水成物粒子的浓度。     

雷电对飞行的影响

雷暴云中常有电荷积累,并能形成很强的电场,造成闪电击,威胁飞行安全.即使有时云区电场没有达到击穿放电的强度,但由于飞机在雷暴云区高速运动时出现飞机起电、电晕会加强云中大气等电位面的畸变程度,而达到击穿放电的强度时,也会诱发闪电,造成闪电击.通常,雷电产生强大的电流,形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧,这些现象都严重威胁飞机的安全.飞行员应采取必要的安全措施,避免闪电击的影响,保证飞行安全.     

雷暴云下空间电荷层形成的数值研究

利用一个引入了地面尖端电晕放电物理过程的二维轴对称积云起电模式，讨论了雷暴云下空间电荷层的空间分布和随时间的演化规律。在模式计算上采用了"时步分离法"，即在小时步上计算电导及各种反极性离子的复合作用，在大时步上计算平流、对流和湍流扩散项，对于不同的时间步长垂直方向采用不同的格距。通过模拟分析，得到了一些较为合理的结果。最后简单地讨论了本工作在以后需改进的地方。     

脉冲电晕与地闪负先导梯级性机制模式探讨

根据新的观测事实，提出了地闪负先导明亮脉冲可能不是被－慢而弱的流光（引路流光）所此导，而是被一快而短暂的电晕（脉冲电晕）所引导的梯级性流光机制的不同观点。由此出发，对流光间歇时间、梯级长度等重要特征参数进行了新的分析；结合对梯级先导辐射特征脉冲产生机制的进一步分析，提出并论证了明亮脉冲的双向传输，通过一个简单的数值模式对梯级过程进行了计算模式，得到了一些与观测特征基本符合的结果。     

Corona processes and lightning attachment: The effect of wind during thunderstorms

A simple model of a glow corona occurring near the tip of a grounded electrode in a thundercloud electric field that can be enhanced by an approaching downward leader has been studied analytically and numerically with regard to the effect of wind. We obtained an approximate expression for corona current taking into account the (i) removal of space charge from the coronating point due to ion drift and wind and (ii) image of the charge in the ground. As the wind velocity decreases to zero, the expression tends to that obtained previously in the absence of wind. It was shown analytically and numerically that, in a thundercloud electric field, even moderate wind velocities lead to hundreds of percent increase in the corona current. This current decreases with time only slightly in a steady thundercloud electric field, as opposed to the current behavior in the absence of wind. However, even strong wind is not sufficient to affect the properties of a corona intensified in the electric field of an approaching downward leader. The occurrence of wind does not affect the conditions for initiation of an upward connecting leader from grounded objects and consequently the efficiency of lightning rods of ordinary height.     

An evaluation of lightning and corona discharge on thunderstorm air and precipitation chemistry

This study synthesizes literature to provide a best estimate for the integrated effect of cloud-to-ground lightning, intracloud lightning, and corona discharge on air and precipitation chemistry for an idealized thunderstorm. The cloud volume concentration of NO (the predominant chemical species produced by lightning), assuming all flashes occurred simultaneously in an undiluted, idealized storm volume of 1.5×10³ km³, is approximately 0.8 ppbv at STP. Uncertainties are discussed, and assumptions used in this estimate are evaluated and compared to the literature for consistency. Also, NO production values (an average of field, theoretical, and laboratory observations) are used to scale theoretical estimates of other chemical species produced by lightning that can be scavenged by precipitation. The maximum concentrations of these pollutants in rain water are estimated by assuming complete removal of these select, acid rain related species and found to be insignificant.     

华南前汛期降水与我国近海海温的SVD分析

利用国家气象局整编的中国160站月降水资料和英国气象局的全球逐月海温格点资料,分析了华南前汛期降水的异常特征,并用SVD方法分析华南前汛期降水与近海海温的关系。结果表明：近50年华南南部前汛期降水的总的趋势变化不明显。华南南部前汛期降水异常存在3 a、5 a、7 a和14 a的周期;用SVD方法分析发现：存在一个关键区（130~158 ?E,5~18 ?N）,华南前汛期降水异常关键影响时段是前一年5—8月,华南前汛期降水与该关键区海温有较好的负相关关系,即前一年5~8月关键区海温异常偏高（低）,次年华南前汛期降水偏少（多）。     

冬季对流层下半部温度场的遥相关及与下垫面加热异常的关系

本文利用1000—500hPa厚度资料分析研究了北半球中高纬地区对流层下半部冬季气温异常的水平结构及与下垫面加热异常的关系。研究表明,欧亚大陆腹地气温异常的强度和水平范围最大,该区域异常暖时,欧洲西北部和亚洲东部沿海异常冷,低纬太平洋中部、北美西岸和大西洋中部异常暖,反之亦然。20-110°W北极区海冰范围是影响这种分布形势的可能因素之一。