基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.     

一次致灾雷暴过程的闪电雷达回波特征分析

利用雷电监测预警网、多普勒雷达、区域自动站降水同步资料,对2009年7月6日发生在秦皇岛市的一次大面积致灾雷电、暴雨天气,进行了详细分析.结果表明:本次致灾雷电过程以负地闪为主,闪电出现频率最大为712次/h.闪电放电轨迹分布特征呈西北—东南分布,由北向南移动,闪电出现频率最大时,每小时降水量超过100 mm,闪电发生...     

陕西两次特强雷电天气过程物理量场对比分析

2006年7月30日和2010年8月11日为有陕西省闪电定位监测网以来最强的两次雷电天气过程,两次过程24h全省闪电分别达18258次和19678次。通过对这两次强雷电过程的闪电特征、天气形势及物理量场分析发现：西太平洋副热带高压、西风槽是强雷电天气过程的直接影响系统,其发生与西太平洋剐热带高压的位置及西风槽东移南下关系密切;产生的强雷电以负闪为主,闪电数量大、频次高,并伴随较强暴雨;对局地性特点明显的暴雨,暴雨落区与闪电密集区对应较好,闪电集中区域也是暴雨落区,对区域性暴雨,闪电密集区一定有暴雨发生,但暴雨发生区域不一定是闪电密集区;最强正闪出现在中层相对湿度大于50％的区域内,相对湿度急剧增大时,最强正闪出现时垂直上升运动较强;而负闪出现在中层相对湿度大于80％的区域内,中层相对湿度减小梯度较大处或者相对湿度增大梯度较小时,最强负闪出现时垂直上升运动较弱;雷电密度较大区域灾害明显。     

2013年陕西省雷电活动特征分析

2013年陕西省雷电天气频发,通过对全年雷电监测资料分析可以看出:全省共发生闪电223 458次,总闪电频次为有闪电定位监测记录以来最高值,闪电集中发生在7—8月,8月份闪电最密集,是有闪电定位监测记录以来8月份的最高值;8月11日的区域性雷电天气过程范围广、强度大,持续时间长;8月4日的局地性雷电天气过程发生时间集中、频度大、伴随天气剧烈。     

武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动分析

利用湖北省地面雷暴日资料和闪电定位监测资料,采取数理统计方法,对武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动进行分析。结果表明：其沿线一年四季均有雷暴发生,且处在湖北省闪电高密度区;夏季平均雷暴日最多,冬季平均雷暴日最少,4-8月闪电次数占全年闪电总次数的91.5%,为闪电集中发生期;一天中闪电次数集中出现在15-19时,也是对流性雷电天气集中发生期和雷电防御关键时段;咸宁北站一带闪电密度最大,雷电活动较频繁,是雷电防御重点地段。     

雷电的功过与防御措施：1996年雷电灾害调查情况浅析

雷电是一种壮观的大气现象，在气象观测中称为“雷暴”，列为危险天气。其所以危险，是因为它的能量大、频率高，全球任何时刻大约有2000个地点遇到雷暴，平均每天发生约800万次闪电，每次闪电在微秒级的瞬间释放出55KW·h的能量，只要有很小一部分影响到人类社会，就会造成巨大的损失。根据有关专家的论证，雷电在地球生命的形成及其进化过程中，曾经起过关键的作用。人们通过模拟雷电试验，由无机物合成出氨基酸，这些物质的出现是生命起源的基础，故一些科学家认为雷电孕育了地球上的生命；人类的祖先是从雷电中认识了火，学会熟食，加…     

雷电:电子时代的一大公害

有关资料显示,雷电发生频率很高,全世界每年约发生10亿次雷暴,闪电平均每天约发生800万次,其中每秒钟就出现30～100次云对地闪电.雷电的放电时间极短,一次放电时间大约为40μs,其放电电压可达500kV以上,在短时间释放出巨大电能的同时,形成剧烈爆炸,并产生猛烈冲击波、炽热高温、聚变电磁场以及强烈的电磁辐射.     

一次强雷暴天气与大气环境场的关系分析

雷电是电荷聚集到一定程度的放电现象,当雷暴云中电荷累积,在地面附近大气就会有相应的感应电场,因此通过大气电场脉冲波形变化,结合雷达回波资料,可以判断雷暴云的发展阶段。本文分析了2010年8月11~12日陕西省有闪电定位监测网络以来最强的一次雷电天气过程。该过程全省范围内共发生闪电23 570次,8月11日单日闪电14 470次,整个过程以负闪为主,闪电频数高,同时伴随强降水发生。分析发现,此次强雷电天气过程与大气环境场具有以下对应关系:强雷电的发生与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;另外还与潜在对流性稳定度指数、抬升指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,但强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

庆阳市闪电活动与雷电灾害特征分析

选用庆阳市8县区2014—2019年的闪电监测资料与雷电灾害统计资料,利用MATLAB软件,采用数理统计等方法对庆阳市近6年闪电活动与雷电灾害特征进行分析。结果表明:庆阳市年负地闪频次高于正地闪,而正地闪强度高于负地闪。东南部地区闪电频次高于西北地区,中部和西北部闪电强度较大,最大闪电强度为东南角,庆阳市边界地区闪电强度相对较小。闪电活动主要集中在每年的4—8月,其中7月闪电频次最多。负地闪频次与总闪电频次的日变化特征一致,均为单峰单谷型,16时最多,10时最少;正地闪频次的日变化相对平缓。各时刻正地闪的强度均高于负地闪,但两者呈反相变化。雷电灾害主要出现在每年的6—10月,其中以6月发生雷电灾害最多,7月次之。2016年雷电灾害最多,达47次,且由此造成的直接经济损失尤其是农业损失最为惨重。庆阳市大部分地区的雷电灾害的风险等级较低,东部风险等级高于西部,南部高于北部;雷电灾害风险等级高的地区闪电活动频次及强度远高于等级低的地区,正地闪强度高于负地闪。雷电灾害多数由负地闪造成,较重的雷电灾害事故为正地闪引起。     

广东野外雷电综合观测试验十年进展

雷电野外科学试验是认识雷电发生、发展物理过程及其致灾机理的重要途径,也是开展真实雷电电磁环境下雷电防护技术测试的重要方式。自2006年开始,中国气象科学研究院和广东省气象局在广州野外雷电试验基地,持续合作开展了雷电野外综合观测试验,在人工触发闪电和自然闪电物理过程及其雷电防护技术测试试验等方面取得了若干研究结果。十年期间共成功触发闪电94次,回击电流峰值最大值为42 kA,平均值为16 kA;分析给出了自然闪电预击穿过程电场变化脉冲特征类型和差异;观测发现高建筑物上行连接先导可达几百米甚至超过1 km,其发展速度可达106 m/s量级,下行先导与上行连接先导的连接呈多样性;雷电防护技术测试试验表明人工触发闪电近距离电磁场耦合在架空线路上的感应电压达到千伏量级,多回击、长连续电流和地电位抬升是造成浪涌保护器(SPD)损害的主要因素;闪电定位系统探测性能的评估结果显示粤港澳闪电定位系统的闪电和回击的探测效率分别为96%和89%,定位误差算术平均值为532 m,回击电流强度的估算值约为真实值的0.63倍。     

一种新的雷电日及雷电参数统计方法

为更好地应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日及雷电参数,利用滇中地区1987～2006年49个气象站点雷电观测资料和2005～2006年闪电定位探测资料,在对比分析气象观测雷电资料与闪电定位探测雷电资料的基础上,提出了一种新的适用于自动监测雷电日的统计方法--网格法.网格法划分统计区域详细、合理,其雷电日统计值与传统气象雷电日有可比性.长期气象雷电日资料是选定网格大小的参考标尺,滇中地区取0.175°×0.175°网格统计值为其年平均雷电日,取0.3°×0.3°网格统计值为其最大雷电日.用网格法对雷电参数进行统计结果显示:滇中地区雷电日和雷电密度有显著的局地变化特征,地闪密度与闪电强度成反比关系.此结论为防雷工程设计、雷电灾害评估和雷电成因分析提供了较好的理论基础.     

雷电资料分析处理系统的设计与应用

为了充分发挥雷电资料的作用,解决资料的质量问题,建立雷电综合数据库及其资料分析处理加工平台。基于JavaScript的WebGIS框架和CIMISS数据库,设计开发了具有数据处理和质量控制、分析和应用功能的雷电资料分析处理系统,建立了以闪电、大气电场、雷暴日和雷击灾害数据为主要内容的雷电信息数据库。该系统能够实时监测卫星、雷达、闪电、大气电场等多种探测信息,开展雷电数据的质量控制,回演、动态播放历史信息,具有信息查询统计、分析绘制曲线、制作雷电报告等多项功能,为防雷业务、科研和服务工作提供方便、高效的应用工具和技术平台。以2015年6月1—2日湖北监利县的一次强雷电天气过程为例,通过对这次雷电过程的应用实践表明:雷电资料分析处理系统闪电监测准确,图表绘制快速,统计分析结果适用,能够满足防雷业务及科研工作的需要,为高效开展雷电灾害防御和服务提供了高效的基础性平台。     

一次“晴天霹雳”致死事件分析

对2017年广州从化地区一次"晴朗"天气下的闪电致死事件进行调查分析发现,这次事件是闪电首先击中一棵大树,然后击中附近人员头顶致死。根据目击者描述的时间和位置,利用闪电低频电场变化探测阵列的定位数据和广东电力等系统的雷电定位数据,结合广州番禺雷达观测资料,确定此事件是由一次含有7次回击的地闪过程的首次回击造成,其电流峰值强度为-30.9 kA。闪电起始于13.0 km高度的云内,经约600 ms云内发展过程后闪电通道从云体延伸出来,云砧区边缘（0 dBz）到回击点水平距离约300 m,降水区边缘（18 dBz）到回击点水平距离约1.8 km。使用雷击现场等效电路模型,计算旁络闪击空气击穿场强可击穿空气与人头部连接为通路,根据电路分流原理,如果雷电流击中13 m高的大树后流经到"跳点"（树干上方1/4）处后,则有13.2 kA雷电流直接闪击到受害者身上,同时还承受了78.3 kV跨步电压伤害,而距离雷击点10 m远的目击者仅承受1.3 kV跨步电压。      

武汉地区云地闪电特征及防护效率研究

采用武汉地区2006年3月至2009年2月云地闪电资料,统计分析了武汉地区云地闪电特征及其直击雷防护效率,为该地区的雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考依据。统计分析表明,武汉地区年平均云地闪电次数为45693次;负闪电占闪电总数的96.0%,平均负闪电强度为32.6 kA;正闪电占闪电总数的4.0%,平均正闪电强度为38.3 kA。4-8月闪电占全年闪电总数的96.9%,其中7-8月闪电占全年闪电总数的70.8%,9月至次年3月闪电仅占全年闪电总数的3.1%。正、负闪电强度主要集中在10-50 kA,平均陡度为12 kA/μs左右。通过统计分析,拟合出适合武汉地区大于某一雷电流幅值累计概率方程。武汉市新洲区西南部与黄陂区东南部交接地区和江夏区东部地区是闪电高密度中心,年平均闪电次数在8.5次/km~2以上。武汉地区建筑物直击雷保护范围按照1、2、3类防雷类别设计时,其绕击率分别为1.3%、3.3%和11.5%,反击率分别为0.1%、0.2%、1.6%。     

雷电的贡献与怎样防雷击

世界上每秒钟大约会发生上百次闪电。在雷电发生的一瞬间 ,除了产生极强的电流和高温外 ,还会产生大量的臭氧 ,而大气中的臭氧层是地球上一切生物的保护伞 ,能使地球表面的生物免遭紫外线的危害。雷电产生的巨大声波 ,可使空气中的细菌和微生物丧生 ,所以雷雨后的空气特别洁净、清新。雷电又可产生一种高效肥料 ,雷电发生时 ,空气中的氮和氧会经电离与化合而形成易被植物吸收的氮肥。可见雷电对大自然的贡献是巨大的 ,可是由于雷击 ,每年也会给人类的生命和财产造成巨大损失。科学家研究发现雷击具有明确的选择性。雷击经济发生在水位高和特…     

基于主成分分析的两次雷电过程特性对比

雷电发生时涉及的宏观环境参量多且复杂,考虑不损失大量信息的前提下,基于主成分分析法对两次雷电天气过程进行特性对比,凝练雷电天气潜势预报和临近预报的着眼点,有助于提高其预报准确率。利用闪电、雷达和天气背景资料选取2011—2013年6—8月西宁雷电活动样本,提取同时次探空资料中26个环境参数作主成分分析,深入分析2012年7月29日(过程Ⅰ)和2013年8月26日(过程Ⅱ)两次雷电天气过程的演变和环境条件。结果表明:大气动力和大气温湿类参数与西宁雷电活动关系最为密切,闪电强度累积概率显示动力类较温湿类偏强,平均负地闪强度偏大-1.91 kA,平均正地闪强度偏大1.92 kA。过程Ⅰ表现为西风槽型雷电天气,受大气温湿类参数影响较大;而过程Ⅱ属于副高边缘型雷电天气,明显受大气动力参数影响。两次过程的闪电活动均以负地闪为主,都有明显的日变化规律,且呈单峰型分布。过程Ⅰ在闪电频次上占优势,但在强度上明显弱于过程Ⅱ的。     

基于ADTD数据的江西省雷电活动特征分析

利用雷电探测定位系统观测的2008—2014年ADTD资料,分析了江西省雷电活动时空分布特征。结果表明:1)江西省雷电频数平均为6.12×105次/a,逐年变化趋势不明显;正地闪电流强度平均为22.22 k A,负地闪平均为-7.99 k A,正地闪电流强度是负地闪电流强度绝对值的2.78倍。2)6—8月为雷电活动频发时段,正地闪活动比例冬季却最高,秋季次之;午后雷电活动最频繁,其中12—21时为雷电活动最频繁时段,约占总地闪数的79.4%;正地闪电流强度中值为17.46 k A,负地闪电流强度中值为-7.01 k A。3)雷电活动频数和强度空间分布年际变化较大,其中九江市辖区、南昌东南部—抚州中北部一带局部正地闪比例为9%—15%。     

福建古雷石化基地雷电活动特征及对策分析

以福建漳州古雷国家级石化基地所在区域2004—2012年闪电定位系统的监测数据、漳浦县气象观测站1961—2012年历史雷暴日观测数据为基础,采用数理统计等分析方法,对古雷石化基地所在区域的雷电活动特征进行分析,并根据特征提出具体的防护对策。分析得出以下结论:1)年闪电次数均值约为79.78次,年雷电活动日平均值约为46.41天,每年雷电活动的频繁程度各不相同,存在一定程度的波动,而闪电定位监测到的闪电次数最大值达到了144次/年,最少仅有45次/年。2)雷电活动分布较为不均匀,主要集中在半岛中间及东北、西北角,其余区域活动相对较弱。就雷电活动的时间特征看,每年的12个月份都存在雷电活动,主要集中在6—9月的夏季,而在春、冬季节雷电的活动相对较弱,雷电活动在一天中主要集中在12—20时。3)从对历史雷电流的拟合统计分析来看,雷电流幅值大小主要集中在11.1 k A左右,根据拟合出来雷电流分布函数,计算得项目区域雷电流小于15.8 k A的累积概率为76.7%,小于10.1 k A的累积概率为37.0%,小于5.4 k A的累积概率为0.70%。     

雷电起源新探

本文提出了一种新的雷电起源理论，认为植物的光合作用和地面的光电效应对雷电的形成具有决定作用。该假说不仅与闪电过程的电现象相吻合，而且还较好地解释了许多已被观测到的闪电事实。     

大连地区闪电活动时空特征分析及雷击风险度综合指数预测研究

本文利用辽宁省大连市2007年1月—2011年12月连续5 a的闪电监测数据,分析了大连地区闪电频数和强度的时空分布特征,并基于雷电频次和强度构建雷电危险度综合指数预测模型。研究结果表明,大连地区闪电高发期集中在6—8月,该段时间内闪电数超过全年闪电总数的80%;6、7月雷电明显集中于午后和夜间,而从8月开始雷电发生时间向凌晨时段集中,午后明显减少,夜间闪电次数略高于白天。大连地区大部分区域的平均雷击密度值低于10次·km-2,两个极大值中心位于长海县和普兰店市;大连地区大部分区域的平均雷击强度值介于5~30 k A之间,平均雷击强度的极大值中心位于主城区、金州区、瓦房店市西部及庄河市东部,最大可达98 k A。本文依据模糊函数法综合闪电频次与雷击电流,构造雷电危险度综合指数预测模型,并以2011年4月14日雷击灾害为例,预报雷电危险度等级为4级。该模型可对大连地区的雷电危险度等级进行预测并发布预警,更加直观、方便、高效地为公众提供气象服务信息。