山东一次典型持续冰雹过程的闪电活动和雷达特征分析

2020年6月1日下午至夜间,山东部分地区出现降雹天气,利用卫星和雷达以及闪电探测资料详细分析此次降雹过程的闪电和雷达参量特征。结果表明：（1）鲁北和鲁中雹暴闪电活动的主要差异为：鲁中雹暴的对流强度强于鲁北雹暴,其正地闪比例和正地闪平均强度明显高于鲁北雹暴。其相同特征为：在开始阶段正地闪比例和云闪占总闪电的比例较高;在地面降雹开始之前总闪电频数均出现跃增,其峰值提前降雹6~18 min,同时云闪表现更加活跃;地面出现降雹之后,云闪频数快速下降,地闪占总闪电比增加,甚至超过50%。（2）雹暴的闪电活动均发生在云顶温度小于-50 ℃的云区内,且密集出现在云顶温度小于-60 ℃的范围内。闪电主要发生在30 dBZ以上回波区域,密集的云闪对应强对流区,表明云内垂直运动剧烈。负地闪与差分相移率K_DP＞0.5 （°）·km^-1和差分反射率Z_DR＞2.0 dB的区域对应关系非常一致,表明负地闪与强降水区密切相关。雹暴回波穹隆区的Z_DR值较高、零滞后相关系数（C_c）值较低,很好地指示了上升气流区。较高的水平反射率因子（Z_H）和较低的C_c以及较低的Z_DR区域对应冰雹粒子区域。闪电很好地对应于云内霰、湿雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子区。（3）0 ℃以上Z_DR≥1.0 dB的体积、Z_H≥30 dBZ的体积、Z_H≥30 dBZ的冰水含量与总闪电频数的时间演变趋势基本一致,其与总闪电频数的相关系数分别为0.756、0.780和0.710,进一步证实大的冰相粒子在起电过程中发挥着主导作用。     

“12·14雷打雪”过程的闪电特征及成因

2023年12月14日在山西和河北南部、河南北部、山东西部出现一次大到暴雪过程,并伴随频繁的闪电活动。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）资料以及闪电、大气电场仪、双偏振多普勒天气雷达等观测资料对此次“雷打雪”天气过程进行详细分析,得到以下研究结果：（1）此次“雷打雪”是一次明显的高架对流天气过程,低层一直存在逆温层,850~600 hPa为显著的暖湿平流,925 hPa以下近地面东北风形成的“冷垫”楔入到条件性对称不稳定层结下方,抬升暖湿空气,触发对流天气,释放不稳定能量,产生较强的上升运动。（2）降雪过程的雷电活动比较活跃,闪电频数高达99次·（10 min）^-1,云闪和地闪比例为1.7∶1,正地闪的占比为19.4%。此次“雷打雪”天气过程的闪电空间分布和走向与强降雪落区表现出良好的一致性,闪电密集区域对应强降雪区域,74%的暴雪站周围30 km范围内出现闪电,100%的大暴雪站周围30 km内发生了闪电。（3）高空正K_DP区域与地面降水率的增大密切相关。总闪电与6 km等高层雷达回波的空间一致性很好,基本分布在大于20 dBZ的云区内,闪电落区的回波顶高几乎都在5 km以上。雷达发现在5~8 km的高度范围出现Z_DR和K_DP的正值区,揭示云内存在明显的垂直上升运动和过冷却液态水,存在良好云内起电条件,结合地面电场观测资料和闪电资料,推测此次降雪云系的电荷结构为上正下负的电荷结构。     

东海陆架及邻近海区底栖生物数量分布初步研究

1977年10—11月和1978年9—10月,在东海陆架及邻近海区(26°00'—34°00'N,124°00'—129°00'E,水深39—1550m)进行底栖生物定量调查,全海区共布设定量采泥307站,获得底栖生物定量标本1200号。调查海区底栖生物的生物量较低,总生物量平均为11.5g/m2,栖息密度为30个/m2,生物量组成以棘皮动物占优势(5.4g/m2),依次为软体动物(2.6g/m2),多毛类(1.7g/m2),甲壳动物(0.5g/m2),生物量分布呈现随着深度的增大而减小的趋势,以水深50—100m为最高,生物量以粉砂底质最高(14.3g/m2),中细砂和细砂底质较接近(10g/m2左右),软泥底质最低,仅4.0g/m2。     

福建省风暴潮时空分布特征分析

分析20世纪50年代以来福建省7个有代表性验潮站的近700站次台风风暴潮过程,利用建立的风暴潮评价指标,对福建省风暴潮的时空分布特征开展研究。结果表明:福建省风暴潮主要出现在7月至10月,其中以8月最多,9月次之;风暴潮灾害主要发生8月和9月,以9月居多。各级风暴潮中,增水为50~100 cm的风暴潮次数约占70%,沿海各区域中,风暴潮频发区和严重区为闽江口,风暴潮次数明显偏多、偏强;风暴潮灾害频发区为闽江口,风暴潮灾害严重区则依次为闽江口和宁德区域。1954-2008年间,风暴潮发生次数总体呈现上升趋势;风暴潮灾害呈较明显的上升趋势。     

青岛沿海地区雷暴过程闪电始发位置的微物理参量特征分析

本文通过低频磁脉冲闪电探测系统和双偏振雷达联合观测结果,针对2019—2020年青岛沿海地区发生的5次雷电灾害天气,研究了雷暴的闪电始发位置与微物理参数之间的关系,结果如下:(1)闪电主要始发于组合反射率大于45 dBz的强回波区,地闪的接闪位置距离主雷暴云系可达10~30 km左右。闪电始发区域组合反射率的中位数为55 dBz,液态水含量的中位数为37 kg/m²。(2)闪电始发位置的双偏振雷达水平反射率主要集中于35~45 dBz,差分反射率主要集中在1.5~2.5 dB,相关系数集中于0.97~0.99。大部分雷电始发于0℃等温线和–10℃等温线之间,位于液态水、湿霰和干霰混合相态粒子区。部分雷电过程发生于湿霰区的中上部,这种情况一般差分反射率值很大。(3)在–10~0℃等温层之间存在相关系数大值区且相态粒子为湿霰粒子,说明为过冷水区。过冷水区中极易产生大直径的霰粒,在强上升气流的作用下,大直径霰粒与冰晶碰撞从而极易发生闪电过程。     

崇明东滩互花米草群落中底栖动物群落动态的初步研究

通过对崇明东滩互花米草(Spartina alternifloraLoisel)群落中底栖动物群落的跟踪调查,研究了底栖动物群落在互花米草群落中的时空动态变化。结果显示:整个互花米草区域一年中共出现底栖动物16种,以软体动物占优势。互花米草群落中心区域的底栖动物群落各项结构指标平均值都比边缘要低,包括物种数、密度、生物量及多样性,说明互花米草密集的地上部分枝干及发达的地下根系严重抑制底栖动物的栖息和生长;随土层垂直变化,各项指标平均值基本上都呈现上层>中层>下层的规律。随季节变化,中心区域底栖动物的种类变化趋势表现为夏=秋>春>冬,最高的夏、秋有6种,最低的冬季为4种;中心区域密度的变化规律是秋>夏>冬>春,最高的秋季为553个/m2,最低的冬季为286个/m2。中心区域底栖动物不同层的各指标所占的比率随季节变化而变化。     

泰安市近50a暴雨时空变化特征研究

利用山东省泰安市1961—2010年6个国家级气象观测站及2008—2010年86个区域站日降水量资料,采用小波分析、Mann-Kendall突变检验、滑动t检验与Yamamoto检验等方法,统计分析了近50a泰安市暴雨次数和暴雨量的时空变化特征。结论如下:泰安市单站暴雨发生最频繁,但区域性暴雨、大范围暴雨对该市暴雨次数和暴雨总量的多寡起主要影响;暴雨次数与暴雨总量以泰山为中心向西、南和东南递减;泰安市近50a年均暴雨量普遍存在27~28a和9~11a的周期振荡,以及80年代以后的16~17a的周期振荡;近50a泰安市暴雨量整体呈缓慢上升趋势,暴雨量极端偏多偏少事件所占概率较少,且在统计时段无明显突变发生。     

基于WOA18的西北太平洋第一、二岛链间声速特征分析

本文基于WOA18温盐剖面数据集,利用声速经验公式计算了西北太平洋第一、二岛链间海区的声速剖面,研究了声速特征信息的诊断方法。通过提取声跃层、声道轴等声速特征信息,分别对表面声速、声跃层、声道轴进行分析,统计表面声速、声跃层和声道轴在各个季节的分布情况,得到了研究海区不同声学要素的季节变化特征。结果表明,表面声速主要在1 520～1 540 m/s区间变化,等值线基本与纬线平行,呈现出自低纬向高纬递减的趋势,声速值随季节变化较大;声跃层平均位置在低纬海区和高纬海区的差异较大,大约在100～650 m区域,低纬海区的声跃层受季节变化影响小,高纬海区的声跃层受季节变化影响大;声道轴深度基本在800m以深区域,总体上呈现南北深、中间浅的分布态势且四季变化幅度较小。     

水流作用下沉积物中多环芳烃的释放过程研究

采用环形水槽研究了沉积物中多环芳烃(PAHs)的释放过程,通过测定水相PAHs浓度考察不同流速下沉积物中PAHs释放情况。试验结果表明,沉积物中PAHs释放速率和释放量受水流流速影响很大,总体上∑PAHs浓度随水流流速增加呈上升趋势,从开始静水时的5.602 ug/L增加到流速为60 cm/s时的22.158 ug/L;各层∑PAHs浓度随流速增加变化趋势有所不同,表层和中层∑PAHs浓度随水流流速的增加呈现上升后下降的趋势,当水流流速分别为20 cm/s和25 cm/s时,表层和中层最大浓度分别为1.816 ug/L和1.902 ug/L;底层呈逐渐上升的趋势。各物质随水流变化表现出的变化趋势略有不同,各层苊烯和蒽浓度随水流作用变化不大,萘、苊、菲、荧蒽、芘和屈随水流变化总体上呈现上升后下降的趋势。研究还发现沉积物再悬浮引起PAHs释放的同时伴随着沉积物对PAHs的吸附过程。     

海面上升对渤海湾西岸的影响与对策

根据IPCC(1990)预测的2100年全球海面上升30～100cm的幅度,本文预测由于全球海面上升和区域地面下沉的双重影响,下世纪末渤海湾西岸自然岸线的海拔高程将为2.6～3.3m,并将有10000km2沿岸地区处于高潮水位之下,如加上风暴潮增水2m的影响,淹没高程可达4.6～5.3m,而淹没范围可达16000km2.在对策方面,除了目前采取的限制开采地下水的措施外,建议采用引黄放淤、修筑堤坝和提高建筑物基础高程三位一体的综合治理措施,以对付海面上升对渤海湾西岸可能造成的危害。     

热带气旋闪电活动特征研究综述

针对热带气旋(tropical cyclone,TC)闪电已有研究,首先从闪电活动分布特征、眼壁闪电爆发对TC强度和路径的指示、外雨带闪电活动与雨带对流结构的关系三个方面进行了总结;其次从动力-微物理方面对TC闪电的形成原因和特征机理进行了梳理;最后提出当前研究中存在的两个关键问题,并对后续研究内容进行了展望。基于地基和空基相结合的综合闪电探测得到的闪电属性特征参量,有望建立一个明确的、具有代表性的闪电活动-TC强度变化关系。利用沿海地区架设的三维闪电定位系统结合地基双偏振雷达,针对登陆台风强对流过程开展的综合观测研究,将有助于推进闪电观测资料在台风中小尺度强对流监测、预警和资料同化中的应用。     

起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。     

西北太平洋热带气旋的闪电特征及其与强度关系的初步分析

使用TRMM卫星搭载的闪电成像传感器测得的1998-2005年间的闪电信息,结合热带气旋的活动特征,提出了一种识别热带气旋闪电的方法,进而分离了1998-2005年西北太平洋热带气旋的闪电信息,并在此基础上,对西北太平洋的热带气旋闪电特征进行了初步分析.结果表明:西北太平洋热带气旋的眼壁附近(距热带气旋中心约30~50km)、内雨带(热带气旋中心外约60~100km)和外雨带(热带气旋中心外约130~610km)内普遍存在闪电现象,而且各月均有发生,并以7-8月较频;我国东南沿海地区,特别是台湾岛-台湾海峡-福建沿海地区、珠江三角洲的近海海域,是最易发生热带气旋闪电的两个区域,而日本岛东南方向广阔的西北太平洋洋面上的热带气旋,则较少有闪电发生.此外,闪电与热带气旋的强度及其变化有一定的关系,利用发生在热带气旋不同区域的闪电信息可对热带气旋的强度进行估算,估算的误差与目前的业务定强误差接近.     

校园网防雷电及过压保护系统设计与实施

雷电及过电压对计算机网络硬件设备的危害很大,轻则造成数据丢失、控制设备误操作、死机,重则毁坏设备,中断服务,使整个校园网瘫痪。雷电危害计算机网络系统主要通过电源线路和各种网络线路以及地电位反击。因此,防止雷电危害应采取综合措施,做好各种线路的防护和等电位处理。文中给出了承德医学院校园网具体的防雷电及过压保护系统的设计实施方案。     

海洋分层介质中雷电电流源的水平辐射电场传播特征研究

随着我国海洋战略的持续推进,海上各类固定及移动的工作平台均需进行更加有效的雷电防护。海上防雷工作中深入了解雷电电流源水平辐射电场(Er),在海洋分层介质中的传播特性则是一项十分重要的工作。本文就能够对海上设施产生较大影响的地闪进行研究,因此选取具有代表性的正地闪首次回击电流源(PS)及Nucci电流源(TLS),通过时域的方法对两种雷电电流源的水平辐射电场在由空气、海水及洋壳所组成的海洋分层介质中的传播特征进行对比分析。结果表明:(1)在海面及其以上的高度(h≥0 m),当距雷电电流源水平距离r=0 m时,两种雷电电流源产生的Er均为正值;其中PS产生的Er是随时间呈对数增加,而TLS的则随时间呈单峰正偏态分布;当r0 m时,两种雷电电流源产生的Er与r=0 m时的基本呈反位相。(2)当r=0 m,h介于0~50 m及100~500 m之间,PS于雷电发生后10μs的Er值则分别介于3.273 3×10~6~1.177 1×10~7v/m及1.035 1×10~7~1.155 3×10~7v/m之间,而TLS的Er峰值则分别为9.274 7×10~5~2.887 6×10~6v/m及2.688 7×10~6~2.854 2×10~6v/m之间。(3)当h=10 m,r介于50~500 m之间,PS于10μs的Er值则介于-1.1216×104~-7.027 9 v/m之间,而TLS的Er峰值则介于-2.478 4×10~3~1.385 9 v/m之间;当h=10 m,r=1 000 m时,TLS的Er峰值为9.482 6 v/m。(4)在海面以下(h0 m),r介于50~1 000 m之间,两种雷电电流源的Er主要为正,且随时间均呈单峰正偏态分布;当h=-5 m及-10 m时,PS与TLS的Er值于两个深度的差分别介于5~53 v/m与2~28 v/m之间。     

Microbial Biomass and Organic Nutrients in the Deep-Sea Sediments of the Central Indian Ocean Basin

In order to assess the impact of deep-sea mining on the in situ benthic life, we measured the microbial standing stock and concentration of organic nutrients in the deep-sea sediments of the Central Indian Ocean Basin in the Indian pioneer area. Sediments were collected using box core and grab samples during September 1996. The total bacterial numbers ranged from 10 10 -10 11 cells per g -1 dry weight sediment. There was a marginal decrease in the number of bacteria from surface to 30 cm depth, though the subsurface section registered a higher number than did the surface. The highest numbers were encountered at depths of 4-8 cm. The retrievable number of bacteria were two orders less in comparison with the direct total counts of bacteria. An almost homogeneous distribution of bacteria, total organic carbon, living biomass, and lipids throughout the depth of cores indicates active microbial and benthic processes in the deep sea sediments. On the other hand, a uniform distribution of total counts of bacteria, carbohydrates, and total organic carbon in all the cores indicates their stable nature and suggests that they can serve as useful parameters for long-term monitoring of the area after the benthic disturbance. Further studies on temporal variability in this region would not only verify the observed norms of distribution of these variables but would also help to understand restabilization processes after the simulated benthic disturbance.     

海上大直径钢管桩打桩过程中桩周土强度弱化研究

海上大直径钢管桩打桩过程中,桩周土体受到强烈扰动而发生强度弱化,掌握桩周土体强度弱化规律对于准确预测打桩过程、保证工程安全具有重要意义。为研究土体强度弱化规律,开展了环剪试验模拟打桩对桩周土体的扰动,测试土体强度随剪切速率的变化规律,建立了描述土体强度弱化规律的拟合公式,引入到打桩分析软件中。研究结果表明：土体的强度折减程度不仅与土体本身的性质有关还受到土体的埋深和剪切速率的影响,埋深越深土体强度折减程度越低,剪切速率越高土体强度折减越高,在打桩分析中可采用这里推荐的线性折减方法来模拟不同深度处土体强度的折减规律。     

Geoacoustic Inversion via Genetic Algorithm and Its Application to Manganese Sediment Identification

An acoustic inversion method using a wide-band signal and two near field receivers is proposed and applied to multiple layered seabed models including a manganese sediment. The inversion problem can be formulated into a probabilistic model comprised of signals, a forward model, and additive noise. The forward model simulates wide-band signals, such as chirp signals, and is chosen to be the source-waveletconvolution plane wave modeling method. The wavelet matching technique, using weighted least-squares fitting, estimates the sediment sound-speed and thickness on which determination of the possible numerical ranges for a priori uniform distribution is based. The genetic algorithm is applied to a global optimization problem to find a maximum a posteriori solution for determined a priori search space. Here the object function is defined by an L 2 norm of the difference between measured and modeled signals. Not only the marginal pdf but also its statistics are calculated by numerical evaluation of integrals using the samples selected during importance sampling process of the genetic algorithm.