广州两次雷暴过程地闪与大气电场特征对比分析

利用安装于广州塔塔顶500 m的大气电场仪(简称电场)数据、广州双偏振雷达资料、粤港澳闪电定位系统数据和ERA5再分析资料等数据,对比分析了2020年8月15日和9月23日广州两次雷暴天气过程的地闪活动特征以及地闪活动与电场变化特征的关系。结果表明：由局地热力不稳定引起的“局地性雷暴”地闪频次低、伴随弱降水,而由中尺度系统引发的“系统性雷暴”地闪频次高、伴随短时强降水。两次过程的地闪频次和电场变化呈双峰分布,地闪爆发时电场变化显著,频域能量达到峰值。“系统性雷暴”的消亡阶段电场在正负极之间大幅度缓慢波动,呈现阻尼振荡(End Of Storm-Oscillation,EOSO)特征,而“局地性雷暴”消亡时电场未出现此特征。时域下电场剧烈变化和频域能量明显提高时,意味着雷暴云团正在靠近或附近有闪电发生;电场频域能量迅速减小且集中于低频段,表明雷暴正在消亡或远离测站。电场的时频特征对雷暴的生消具有指示性作用,为电场数据与其他资料融合应用于雷电风险预警予以参考。     

粵港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

利用安装于广州塔塔顶500 m的大气电场仪（简称电场）数据、广州双偏振雷达资料、粤港澳闪电定位系统数据和ERA5再分析资料等数据,对比分析了2020年8月15日和9月23日广州两次雷暴天气过程的地闪活动特征以及地闪活动与电场变化特征的关系。结果表明：由局地热力不稳定引起的“局地性雷暴”地闪频次低、伴随弱降水,而由中尺度系统引发的“系统性雷暴”地闪频次高、伴随短时强降水。两次过程的地闪频次和电场变化呈双峰分布,地闪爆发时电场变化显著,频域能量达到峰值。“系统性雷暴”的消亡阶段电场在正负极之间大幅度缓慢波动,呈现阻尼振荡（End Of Storm-Oscillation,EOSO）特征,而“局地性雷暴”消亡时电场未出现此特征。时域下电场剧烈变化和频域能量明显提高时,意味着雷暴云团正在靠近或附近有闪电发生;电场频域能量迅速减小且集中于低频段,表明雷暴正在消亡或远离测站。电场的时频特征对雷暴的生消具有指示性作用,为电场数据与其他资料融合应用于雷电风险预警予以参考。

     

近地面大气电场数据EMD方法分析

将经验模态分解(EMD)方法应用于2009年夏季近地面大气电场资料的分析,分解出雷暴和晴天天气大气电场的不同时间尺度变化分量,并提取两类天气状态下的大气电场振荡特征进行对比.结果表明:EMD方法适合应用于近地面大气电场资料的分析,雷暴天气大气电场以晴天天气大气电场作为背景场,包含了周期振荡平稳的晴天天气成分;晴天天气大气电场能量集中于长周期振荡分量,而雷暴电场能量主要是集中于短周期振荡分量.发生雷暴前,IMF(本征模态函数)1分量的中心频率会出现明显跳跃或其对应幅度明显增大的现象.利用这些特征对随机选出的38次过程进行预报效果检验,得到预警的探测概率为84.2％.     

黔中地区大气平均电场特征分析及小波技术的应用

该文通过统计黔中地区(贵阳东山和白云、安顺)的晴天和雷暴天气的大气电场资料,分析两种不同天气条件下黔中地区大气平均电场变化特征,得出以下结论:黔中晴天、雷暴天气的大气电场平均值分别为0.221 kV/m、3.701 kV/m;利用假设检验法确定雷暴预警的阈值,雷暴天气阈值的预报准确率为56%,漏报率为44%;利用小波技术得到的采用频率为1Hz时的功率谱集中在8×10-3Hz以下。     

青藏高原东部地区的大气电特征

对青藏高原东部地区大气电热特征的分析发现：晴天大气电场的日变化呈单峰单谷型,峰值出现在０４：００￣０５：００左右,谷值出现在１７：００￣１８：００左右;雷暴电荷结构主要为偶极性,雷暴持续时间短,大约有７３．３％的雷暴持续时间小于０．５ｈ,闪电较少。不同降水过程的雷暴,地面电场特征不同。负地闪比正地闪多,正负地闪的比例约为１：８。７７．８％的负地闪为单次回击,正地闪均为单次回击。正地闪比负地闪的强度     

一次强降水天气过程的雷暴及闪电活动特征分析

利用雷达、地闪定位系统、电场观测等资料,结合天气观测记录,分析了北京及周边地区一次强降水天气过程的雷暴及闪电活动特征.结果表明:当日在分析区域内主要两种不同类型的雷暴天气,其中北京西北山区的雷暴多是局地的强对流引起,并产生了大量的地闪,而西南平原地区的雷暴多是系统雷暴,产生的地闪较少.北京城区的雷暴过程是由市区附近发展...     

闪电产生氮氧化物(LNOX)及其输送过程的模式计算

利用三维强风暴动力电耦合模式,模拟分析了一次雷暴过程中放电活动特征及平流和湍流对LNOX的输送特征。结果表明,在中部负电荷区域的上边缘,对应上升气流区外围、水平流场中心部位的区域,因为放电传输距离较长,所以强放电区主要落在这些部位,且向上传输。在负电荷中心区也有少数放电点,但传输距离较短。闪电产生的氮氧化物逸出闪道后,被云中平流和湍流输送,最后在弱流场区域内形成LNOX浓度中心,峰值达9×10-9。LNOX的输送主要以平流为主,但在云底层及雷暴消散阶段,湍流输送也起重要作用。在雷暴云消亡期,LNOX的峰值为2.7×10-9,比晴天值大1个量级。     

雷暴云电结构与闪电关系初探

利用雷暴云偶极性电结构理论,结合卫星和雷达资料分析了不同荷电结构下地面电场。结果表明:当正电荷中心高度越高、负电荷中心高度越低,形成的地面负电场越大,越有利于地闪的形成;负地闪发生后或云砧下方,地面电场成正极性,易引发正地闪;地闪分布与雷达回波、卫星云图中雷暴云位置基本一致,结合雷达和卫星资料可初步判断正/负地闪发生位置。     

大气电场资料在黑龙江雷电监测预警中的应用

文章利用大气电场仪资料,结合常规气象资料、黑龙江省闪电定位系统监测资料和雷达资料分析了哈尔滨市2014年5月18日的一次雷暴天气过程。结果表明:这次由午后强对流活动引发的雷暴过程分布不均,具有局地性、突发性。负地闪所占比例较高,平均雷电流强度为中等,其中首次地闪的雷电流强度最大;大气电场能够较好地反映带电云的产生、聚集、消亡过程;此次雷暴过程中大气电场仪曲线在雷暴发生前15min剧烈快变抖动,对雷电监测预警具有明显的指示作用。大气电场仪资料结合雷达资料和闪电定位仪资料能够提高雷电预报的准确率。     

基于地面电场资料的雷暴临近预报研究

利用总体平均经验模态分解算法(EEMD),对南京地区2010—2011年6—8月近地面大气电场资料进行分析,研究了晴天、弱雷暴和强雷暴天气条件下大气电场的振荡特征。在单站电场仪观测范围内,以晴天大气为背景场,根据固有模态函数(IMF)方差最大值对应层数的动态特性,建立并验证了两种强度的雷暴临近预报模型。结果表明:弱雷暴发生前IMF方差最大值对应层数跳变幅度较平稳,而强雷暴跳变幅度逐渐加剧。对IMF方差最大值对应层数进行三次样条插值,可直观地表征雷暴发生发展过程,延长预报时间至1 h。利用这些特征对92个独立样本进行预报效果检验,预报的准确率为73.3%,虚警率为14.5%。     

An Experimental Study on the Variation of Atmospheric Magnetic-Field Intensity Related to Dust,Haze, Rain,Snow, and Thunderstorms

Simultaneous measurements of the vertical magnetic field (VMF), three-dimensional electric field, ambient temperature, ambient relative humidity, particle mass concentration, and three-dimensional velocity are conducted during dust, haze, rain, snow, and thunderstorms. The hourly VMF variation (the rate of VMF increment and time increment with a 1-h time interval) is used to evaluate the disturbance level of the atmospheric magnetic field during the abovementioned weather conditions. There is no significant difference in the hourly VMF variations between hazy days and fair weather. However, the hourly VMF variations on dusty, rainy, snowy, and thunderstorm days differ from those in fair weather, implying that these weather conditions significantly affect the atmospheric magnetic field. On hazy days, although the haze particles are charged, the VMF does not change compared with in fair weather, which suggests that the horizontal electric field generated by haze particles is an irrotational field. On dusty and snowy days, the heterogeneity of the charge distribution forms a rotational horizontal electric field, which can induce the VMF to disturb the atmospheric magnetic field. During rain and thunderstorms, the hourly variation in the VMF is larger than in dust and snow, which can be attributed to the rotational horizontal electric field generated by raindrops and clouds. In addition, the hourly variation in the VMF in thunderstorms is one order of magnitude larger than that during days without thunderstorms, indicating that the VMF induced by the cumulonimbus cloud electric field is more significant than that in other weather conditions.

     

宿州雷暴气候特征及其灾变G ANN预测模型研究

根据宿州市5个气象站1957-2008年雷暴日观测资料,利用数理统计方法分析了宿州雷暴的时空分布规律,以及雷暴与降水、温度的关系。结果显示：宿州属于多雷区,南部多于北部,南北相差3.21-4.65天;年际变化大,年累计雷暴日最多相差37天,初终雷及无雷期年际间振荡的幅度较为剧烈,52年来累计雷暴日线性减少的趋势明显,减少幅度为1.61-2.89天/10a;季分布以夏季最多,冬季最少;月分布呈单峰型,雷暴多集中在4-9月,以7月最多,12月最少;日分布呈单峰型,以16：00-18：00频率最大;多年平均月雷暴日数序列与相应的气温、降水量之间呈显著正相关。为了进一步预测雷暴的长期演变趋势,以埇桥为例建立了雷暴多发年份灰色人工神经网络组合预测模型,预测下一个雷暴多发年将发生在2025年。     

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。     

阿勒泰地区雷暴的气候特征分析

利用1969-2008年阿勒泰地区吉木乃、哈巴河、布尔津、阿勒泰市、福海、富蕴、青河等7个气象站雷暴天气的观测资料,分析了雷暴活动的时空分布特征。结果表明：阿勒泰各地年平均雷暴日数为12~24d,西部比东部多,北部比南部多,高山地区较多,平原地区较少;雷暴天气集中出现在5~8月,各地雷暴的年变化都为单峰型,峰值在7月;各地雷暴日数年代际变化均为线性减少型;小波分析显示出各地雷暴年变化都存在16d的震荡周期;雷电灾害随着社会经济的发展在加重。     

福建省前汛期暴雨天气雷电特征的个例分析

利用福建省中尺度灾害性天气预警系统（简称福建二级基地）的闪电定位站网、雷达和常规天气观测资料,对１９９７年５月５日至７日晨发生在闽东南沿海各县市一场特大暴雨天气过程的闪电特征及其与降雨的相互关系进行分析。结果表明：这次暴雨过程地闪和云闪总数超过５０００次,闪电密度极值超过１次／ｋｍ＾２,地闪次数超过云闪次数,负地闪占绝对优势,正云闪占２／３以上。暴雨区的闪电频数－时间曲线很好地反映了暴雨过程降水高     

电场时序差分在雷电预警中的有效性分析

目前国内应用地面大气电场仪进行雷电预警一般使用阈值法,这一方法直接使用电场观测值的多重阈值来进行预警,在实际应用中容易出现误报和漏报的现象.本文通过对晴天大气电场和雷暴天气大气电场分析了大气电场时序差分的基本特征,并结合SAFIR3000闪电定位观测数据,对典型雷暴过程下的电场时序差分进行了深入分析.本文还选取了有雷暴发生和无雷暴发生的预警应用个例进行了分析,分析结果表明电场时序差分的应用能在一定程度上提高雷电预警的效率.     

地面电场资料在雷电预警技术中的应用

论述利用地面电场仪的探测资料对雷电预警预报的技术方法，以大气电场测量为基础，利用地面电场仪的组网，实现自动、连续、实时监测雷雨云中强雷电活动中心在地面产生的电场强度、极性以及闪电数等，提供监测范围内雷暴强电荷活动中心的发生发展演变特征和整个雷暴过程中雷电活动位置和发展信息。同时结合闪电定位系统的观测，为雷电的监测和预报提供更充分的信息。     

逐步消空法在上海雷电潜势预报中的应用

利用上海地区1999--2007年的探空资料、地面观测资料和历史天气图资料,从雷暴发生的形势场入手,分析上海地区雷暴主要类型.选取合理、适当的对流参数对于短时局地强雷雨天气的潜势预测、强度判别是有指示意义的.利用天气型、K指数、沙氏指数以及对流有效位能作为预报因子,采用逐步消空法找出雷暴识别指标集合,变小概率事件为条件概率下的大概率事件,进而提高雷电潜势预报准确率.     

闪电引起的地面电场变化特征及雷暴云下部的正电荷层

1985年夏季我们在东乡地区进行了雷暴和闪电的雷达及电学特征的综合观测研究。观测点在兰州西南方向60km,海拔2408m,地处青藏高原边缘。观测设备除一3cm气象雷达外还有平均电场仪、电场变化仪,超高频场强计等电学测量仪器。资料初步分析表明,闪电进行过程中一般伴随有VHF电