一次正地闪触发两个并发上行闪电的光电观测

广州高建筑物雷电观测站光电同步观测系统于2017年6月16日记录到一次峰值电流达+141 kA的单回击正地闪触发两个并发上行闪电过程。利用高速摄像、普通摄像和电场变化数据分析了触发型上行闪电的始发特征和机理。结果表明:正地闪回击后约0.8 ms内,在距正地闪接地点约3.9 km的广州塔（高600 m）和4.1 km的东塔（高530 m）分别有上行闪电始发。正地闪回击过程中和大量正电荷以及之后可能有云内负先导朝高塔方向快速伸展造成塔顶局部区域的电场发生突变是两个上行闪电激发的原因。两个上行闪电在353 ms内发生7次回击,其中6次在广州塔上,仅1次在东塔上,且广州塔回击峰值电流平均值（-21.4 kA）约为东塔回击峰值电流（-7.3 kA）的3倍,表明广州塔上行闪电通道可能比东塔上行闪电通道伸展至分布范围更广、电荷量（或电荷密度）更大的负电荷区。两个上行闪电先导的二维速率变化范围为9.4×104~1.8×106 m·s-1,平均值为6.9×105 m·s-1。     

甘肃平凉地区正地闪特征分析

利用雷电定位和雷达观测资料对甘肃平凉地区正地闪特性进行了分析。结果表明：正、负地闪回击的上升时间分布范围基本一致，大约在3—20μs之间，其平均值负地闪为8．33μs，正地闪为10．7μs。负地闪回击后的过军时间分布范围较广，在10-130μs之间，其平均值为51μs；正地闪回击后的过军时间分布范围比负地闪要小得多，在10一50μs之间，其平均值为19．67μs。负地闪的反冲深度dp为32％，正地闪为55％。在正负地闪的日变化中，负地闪有两个峰值分别出现在01：00和13：00(北京时，下同)，而正地闪在下午18：00出现一个极大值，正负地闪数的分布呈反相关。降雹时间的峰值与正地闪峰值时间有比较好的一致性，正地闪的发生与云中固态水成物粒子的沉降有关。     

广东一次雷暴过程负地闪先导的电学特征分析

利用 0 .0 8μs时间分辨率的大容量慢天线电场变化测量系统在广东从化地区一次雷暴过程中观测得到的 44次负地闪电场变化波形 ,对负地闪回击前 2 0 0 μs内的先导电场变化波形进行了分析。发现负地闪首次回击前的先导电场变化波形 ,按最后一个先导脉冲与相应回击间电场变化特征大致可分为三类。通常负地闪先导过程由若干脉冲式变化组成 ,首次回击前先导脉冲间的平均时间间隔为 1 5.8μs(均方差 5.3μs) ;继后回击前直窜 -梯级先导脉冲间的平均时间间隔为 9.4μs(均方差 5.5μs)。首次回击前最后一个先导脉冲与首次回击间的平均时间间隔为 1 2 .7μs(均方差 7.8μs) ,最后一个先导脉冲幅值与回击峰值之比的平均值为0 .1 (均方差 0 .0 4 ) ,且两者之间有很好的相关性 ,并用回击传输线模式对这一关系进行了解释。     

一次春季强对流过程地闪分析

利用地闪监测资料、多普勒天气雷达产品对2010年3月5日一次全省性强对流过程地闪分布情况进行分析。结果表明,不同形状的单体以及单体发展的不同阶段,负地闪分布区域不同;地闪频数峰值出现在55～60 dBz区域内,在回波强度大于60 dBz的区域内地闪频数降低,且在回波强度最大的区域65～70 dBz内无地闪发生。     

负地闪不规则脉冲簇事件的宽带干涉仪三维观测

利用宽带干涉仪的三维观测数据,对发生在负地闪继后回击前的不规则脉冲簇事件CPT进行了研究.首先对CPT事件快电场时域波形特征进行了分析,然后,研究了CPT事件的辐射源时空发展特征,并对这些CPT事件、梯级先导和直窜先导在30～290 MHz频段辐射信号的功率谱密度进行了对比分析.结果表明,10次CPT事件的快电场脉冲间隔平均值和标准差分别为5.3～9.0μs和2.7～4.9 μs.CPT事件的击穿过程为负极性击穿,其发展特征与直窜先导或企图先导没有明显区别.10次CPT辐射源发展速度的统计结果表明,平均发展速度在3.23×106～1.93×107 m·s-1之间,平均值为1.02×107 m·s-1,与企图先导或直窜先导的速度统计结果相当.10次CPT事件在30～290 MHz频段的功率谱密度平均值分别比同次地闪中的梯级先导和直窜先导强1.8～11.6 dB和2.4～12 dB.     

北京与兰州地区的地闪特征

利用闪电定位系统(LLS)在兰州地区和北京地区探测到的共两万多个地闪资料,对两地的正、负地闪特征进行了对比。分析发现兰州地区的正闪比例是北京地区正闪比例的5倍多。北京地区的正闪平均强度近似为负闪的3倍,而兰州地区的正闪强度只有负闪的2.2倍。无论正闪还是负闪,两地的地闪强度均是稳定的正态分布,并且与雷暴本身的特征无关,从而可用DF强度来作雷暴临近的估计。两地的正、负地闪的回击数均按指数规律下降,不过北京地区的多次回击较兰州地区的多次回击要多。两地的闪电频数都在下午后期出现峰值,但北京地区的闪电频数最大值和最小值都较兰州地区早1小时出现。 通过试验找到了地闪定向仪显示数与闪电辐射电场和放电电流的关系,扩大了地闪定向仪的利用率。     

2020—2021年内蒙古地区地闪活动特征分析

文章利用内蒙古气象部门2020—2021年ADTD型闪电定位仪观测资料,运用数理统计方法和地理信息系统Arcgis软件,对内蒙古地区地闪频次、强度时空分布特征进行了分析。结果表明：内蒙古地闪中负地闪占主导地位,占总地闪的75%左右。地闪主要发生在5—9月,地闪峰值出现在7月。1 d中14:00—19:00是地闪高峰期。全区正地闪电流强度集中在20～80 kA,负地闪电流强度集中在20～40 kA。正、负地闪的电流强度峰值均出现在3—4月和10—12月,谷值出现在8月。1 d内各个时段正地闪电流强度是负地闪的2倍多。内蒙古地区地闪密度和地闪电流强度空间分布不均匀,呈东多西少的分布。     

正环境电场中闪电先导的始发和传播

为了研究中国内陆高原雷暴正极性闪电放电的特点,中日两国科学家于１９９７年７～８月在甘肃省平凉市联合进行了人工触发闪电野外实验。利用设在离触发点约３．５ｋｍ处的高速数字化摄像系统结合在闪道底部的电流测量记录,对在正环境电场中触发的两次闪电的初始先导的发生和发展特点进行了研究。资料分析表明,这两次触发闪电都是由火箭顶部始发的上行负先导传输入云而形成短暂的连续电流放电过程,整个放电持续时间分别只有１７和２６ｍｓ。先导在垂直方向的传输速度随时间而增加,平均值约为３．５×１０５ｍ／ｓ。正环境电场中的先导在向云底传输过程中可能产生多个分枝,但它们一般只存在几毫秒时间就消亡了,只有少数分枝能够发展入云。主通道的亮度综合反映了各分枝亮度的变化,而它本身又与在闪道底部测量记录到的闪电放电电流变化存在很好的对应关系。     

甘肃中川地区雷暴地闪特征的初步分析

本文分析了1987年6月28日甘肃中川地区一次雷暴过程中地面4个测站的电场资料,并定量估算了4个地闪的8个回击所中和的电荷量及其高度。负地闪回击所中和的电荷离地高度为4km左右(对应的环境温度为-11.2℃),而正地闪回击所中和的电荷离地高度为2km左右(环境温度+4.9℃)。负地闪大多发生在云闪后的电场恢复阶段,且在开始时往往具有持续几百毫秒的云内放电过程。其激发过程可能是首先在云底部正电荷区产生向上传输的持续正流光,导致云中部负电荷向下移动,并引发向下传输的负先导,最终导致地闪回击的发生。     

北京地区正地闪时间分布及波形特征

为了给雷电防护及机理研究提供必要的基础数据,利用闪电定位资料和电场快慢变化资料,对北京地区正地闪的时间分布规律及波形特征进行了统计分析。结果表明：北京地区正地闪分布随月份而不同,较大频次出现在5—7月,较高比例出现在春、秋季（3—5月和10—11月）;而一天内的正、负地闪分布具有反对应关系,正地闪在傍晚（15:00—21:00,北京时）具有较大的频次和较高的比例,且该比例随闪电频次增大而呈减少的趋势;正地闪多为单次回击,多回击正地闪数占正地闪总数的3.89%;正地闪波形上升沿时间分布范围为5~28 μs,平均为11.55 μs,慢前沿时间分布在2.8~23.6 μs之间,平均值为9.41 μs,慢前沿幅度与回击峰值比为53%,过零时间为43.97 μs,负反冲深度均值为20.75%,辐射场归一化到100 km的回击场强峰值为13.66 V/m;正地闪连续电流持续时间平均值为113 ms,具有连续电流的正地闪比例高达69.2%,其中48.7%具有长连续电流过程。     

正极性地闪和双极性闪电特征

总结了正极性地闪和双极性闪电的特征,并对各种不同类型的正地闪和双极性闪电进行了讨论.通过分析2007年6月7日发生在广州从化的正地闪个例及以往的研究成果,得出正地闪易出现单次回击,且回击之后常常伴随着连续电流,其持续时问一般为几十到几百毫秒.正地闪先导一般不表现出像负地闪先导那样明显的梯级特征,其甚高频辐射比负地闪先导要弱;正地闪与云闪放电有密切的关系.     

Positive Charge Region in Lower Part of Thunderstorm and Preliminary Breakdown Process of Negative Cloud-to-Ground Lightning

A new lightning locating technology, called Lightning Mapping Array （LMA）, has been developed. The system takes advantage of GPS technology to measure the times of arrival （TOA） of lightning impulsive very high frequency （VHF） radiation events at each remote location. The spatiotemporal development processes of lightning are described in three-dimension by measurement of the system with high time resolution （50 ns） and space precision （50-100 m）. The charge structures in thunderstorm and their relationship with lightning discharge processes are revealed. The temporal and spatial characteristics of preliminary breakdown process involved in negative cloud-to-ground （CG） lightning discharges are analyzed based on the data of lightning VHF radiation events. The effect of positive charge region in lower part of thunderstorm on the occurrence of negative CG lightning discharge is discussed. The results indicate that the preliminary breakdown process with longer duration in negative CG lightning discharges is an intracloud discharge process. It occurs between negative and positive charge regions located in middle and lower parts of thunderstorm respectively. It initiates from the negative charge region and propagates downward. After propagating into the positive charge region, the lightning channel develops horizontally. The characteristics of the preliminary breakdown process are consistent with that of intracloud lightning discharges. The stepped leaders are initiated by the K type breakdown which occurs in the last stage of the preliminary breakdown process and develops downward through the positive charge region. The existence of positive charge region in lower part of thunderstorm results in the occurrence of preliminary breakdown process with longer duration before the return stroke of negative CG lightning discharges.     

平凉黄土高原地闪VHF辐射特征分析

利用亚微秒级时间分辨率的VHF辐射接收系统与快电场变化测量仪,对甘肃平凉黄土高原雷暴过程中地闪VHF辐射及相应电场变化特征进行了分析研究,发现负地闪回击前VHF辐射与快电场变化在时间上有很好的对应关系。回击前后300μs内的VHF辐射波形可以归纳为三种类型,90%的负地闪首次回击过程VHF辐射波形属于第三类,表现为连续脉冲贯穿回击过程,平均持续时间为600μs;同负地闪相比,正地闪回击过程产生的连续辐射持续时间较长。统计表明,负地闪首次回击过程辐射峰值出现在回击启动后10~100μs,算术平均值为45μs;继后回击启动后10~260μs辐射达到峰值,算术平均值为91μs。首次回击过程辐射峰值强度往往大于梯级先导过程,与回击主峰后主通道分支产生的电磁辐射较强有关。     

大兴安岭林区地闪放电特征的观测与分析

利用2009年夏季在大兴安岭林区开展的雷暴及闪电的多站GPS同步观测资料,详细分析了该地区的地闪放电特征.通过对464次地闪资料的分析,发现具有单次回击的地闪所占的比例高达69,且正地闪比例较高,达到了22%.对连续电流的统计表明,约有27%的地闪伴随有连续电流过程且长连续电流过程主要出现在具有单次回击的负地闪中,其平...     

正地闪和负地闪预击穿脉冲序列的统计分析与对比

2009～2010年夏季,在大兴安岭林区利用闪电快、慢电场变化测量仪组成的网络对自然闪电进行了多站同步观测。本文选取2010年夏季3次过境雷暴过程中具有4站以上同步的资料,同时对表现出明显预击穿过程的37次正地闪和56次负地闪的预击穿脉冲序列进行了统计分析。统计的主要参数包括：脉冲序列的总持续时间（Total Duration）,脉冲序列和首次回击之间的时间间隔（PB-RS Separation）,预击穿过程到首次回击的时间间隔（Pre-RS Interval）,单个脉冲持续时间（Individual Pulse Duration）,相邻脉冲时间间隔（Interpulse Interval）等。对于负地闪,相应参数的算术平均值为4.1 ms、55.4 ms、56.0 ms、8.8 μs和111.0 μs,几何平均值为3.7 ms、35.6 ms、36.5 ms、7.4 μs和98.2 μs;对于正地闪,相应参数的算术平均值为4.5 ms、75.6 ms、77.3 ms、11.5 μs和297.3 μs,几何平均值为3.0 ms、57.8 ms、60.0 ms、10.0 μs和217.9 μs。对比发现,正地闪预击穿脉冲序列相对负地闪预击穿脉冲序列持续时间更长,和首次回击的时间间隔更大,其单个脉冲更宽,在整个序列中排列更稀疏。计算了正、负地闪最大预击穿脉冲幅值和首次回击幅值的比值（PB/RS,PB代表最大预击穿脉冲幅值,RS代表首次回击幅值）,通过和其他研究结果的对比,发现负地闪有PB/RS随纬度增大而增大的趋势,而正地闪没有。另外,检验了首次回击前地闪电场波形与BIL模型（Breakdown Intermediate Leader, BIL）的符合情况,发现只有很小比例的电场波形符合BIL模型。     

“090603”强飑线过程动力结构特征的观测与模拟分析

利用各种观测资料和数值模拟结果,分析了2009年6月3-4日黄淮地区一次罕见强飑线过程的中尺度动力结构演变特征和发展机理.结果表明,在稳定的东北冷涡环境下,冷涡后部与短波扰动相伴的冷平流叠加于对流层低层暖脊之上,为飑线的发生构建了有利的大气不稳定层结;飑线的发生、发展与地面中尺度辐合线密切相关,两者相互依存、促进;飑线的移动对应着对流层低层水平涡管的传播.在传播过程中,水平涡管的倾斜会使垂直涡度向水平涡度转化,促进飑线的发展;在飑线发展的不同阶段,动力结构有显著的差异,发展成熟阶段的飑线结构具有较强的组织性,而当其减弱、消散时,动力结构逐渐松散,各因子间不再有密切的配合,其特定的对流组织作用就会不复存在.另外,在飑线的发展过程中,地面气压场呈明显的中尺度扰动特征,飑线后部产生的中尺度雷暴高压与风场的辐散中心相伴是地面大风形成的主要原因之一.     

陕西一次强对流天气过程的中尺度及雷达观测分析

利用中尺度天气图分析方法,结合雷达资料分析了2010年9月1日发生在陕西中部的一次强对流天气过程.结果表明:(1)在弱天气尺度系统影响下,天气尺度分析不足以判断强天气发生的潜势条件;(2)探空资料的中尺度及其综合图分析能够清楚地反映冷暖平流、干线、湿舌、显著流线及切变线的位置,是强对流天气分析的有效手段;(3)08:00地面温度、露点温度能较好地指示关中以北黄土高原上强对流发生的潜势条件,通过14:00地面资料加密分析,能清楚地看出地面冷锋的位置及冷暖、干湿空气的交汇区域,有利于确定强对流发生区域.(4)新生对流云主要位于地面干线附近,下垫面对对流云初生也有较大的影响.尽管陕西西南部有较多的新生对流云,但云顶延展高度较低,产生闪电、雷暴和冰雹等天气的几率较小.(5)对流云发展过程中形成的强天气指示回波对预警有重要的作用,此次冰雹天气发展过程中形成明显的“V”形缺口、回波穹窿及上冲云顶,中层与下层强回波中心的水平位移超过1 km,45 dBz强回波延伸高度超过7 km,这些指标对强对流天气预警有较好的指示意义.     

触发重庆山洪灾害的典型环流和影响系统分析

通过对触发重庆山洪灾害的31次区域性暴雨的特点以及产生重庆区域性暴雨的典型大气环流形势和主要影响系统的统计分析,结果表明:(1)重庆山洪灾害主要是强降水引起的滑坡、局部泥石流和小溪流的洪涝等灾害,其危害极大;(2)诱发重庆山洪灾害的典型区域性强降水主要出现在5~9月,其中7月出现频率最大;(3)绝大部分区域性强降水过程产生前,在500 hPa中、高纬地区上空形成两脊一槽型(占52%)或两槽一脊型的环流形势(占42%);(4)高原槽(高原切变)、高原涡、副热带高压、西南涡、低空急流、地面冷锋等为其主要影响系统。     

区域中尺度模式对西南地区一次强降水过程的预报分析

为了认识区域数值模式对西南地区降水预报能力,探索降水预报误差原因,本文应用MICAP资料,NCEP再分析资料,FY-2E辐射亮温资料,自动站资料,西南涡加密观测资料等,针对2012年7月2～5日西南地区一次强降水过程,分析了西南区域中心运行的WRF模式和GRAPES中尺度模式的预报能力,得到：（1）两模式不同程度反映了本次强降水过程.相对而言,WRF模式的预报略好于GRAPES,得益于WRF模式对对流层中低层温度、水汽、流场等演变的较好反映.（2）两模式预报对流层中低层温度偏差总体呈现正偏差,GRAPES模式呈现较大的温度偏差,正偏差特征更显著.两模式不同程度出现空报降水,特别是在高原东南坡.GRAPES模式空报雨区特征更明显.（3）两模式预报近地层湿度较实况大,都预报高原南坡,特别是高原东南坡风场辐合、水汽场辐合偏强,可能是造成虚假降水的主要原因.（4）较实况,WRF模式预报对流层高层的高压和对流层中低层的低压系统偏强,GRAPES模式预报西南低空急流偏强（可能是引起温度正偏差的原因）,两个模式预报的对流层正涡度较深厚,辐合上升运动强,这些可能是造成降水预报偏差的原因.