浅析雷暴观测中的若干注意事项

雷暴是一种重要天气现象,本文从鹤山市的地形、雷暴发生的规律、雷暴的记录、雷暴的发布等角度说明雷暴观测有哪些注意事项,从而说明准确观测雷暴的重要性.     

正镶白旗雷暴气候特征及其防御措施分析

基于正镶白旗1970—2007年的雷暴资料,对正镶白旗38年雷暴日数的年、季、月的变化特征进行了分析。分析表明:上世纪70年代以来雷暴呈减少趋势,年雷暴持续时期无明显变化;70、80、90年代至本世纪初雷暴逐年代减少;正镶白旗雷暴只发生在春、夏、秋三个季节,冬季无雷暴,季节性明显,夏季雷暴占全年的76%;雷暴的月变化明显,其中7月份雷暴活动最频繁,约占全年的三分之一。针对雷暴的气候变化特征及当今雷灾发生的新特点,对雷暴的防御措施进行初步探讨。     

雷暴系统活动的分析

雷暴有单体、群体和系统三种活动形式。雷暴单体构成雷暴群体,几个雷暴群体组成雷暴带,雷暴带向前传播形成雷暴系统。雷暴系统属中尺度系统,它是雷暴活动的主要形式。大多数灾害性天气诸如飑线、冰雹、局地暴雨、龙卷等,都与雷暴系统活动关联着,它们都发生在强雷暴系统上。为了提高对这类灾害性天气的预报准确率,本文试图以1963、1964年华东盛夏中小尺度分析资料,以及北京1973—1975年盛夏雷暴探测资料为基础,对雷暴系统活动规律做一些初步的综合分析。     

海南省澄迈县雷暴气候特征及其灾害防御

通过统计分析海南省澄迈县1959~2004年逐日雷暴资料,找出雷暴发生时空分布特征,统计1995~2004年10a雷暴发生的影响天气系统,计算出各天气系统影响下雷暴发生的概率。分析结果表明:澄迈县雷暴日46a平均雷暴频次437次,年际变化呈波动减少趋势,5~8月是雷暴发生的高发期,占全年雷暴的53%,16~17时是一天中发生雷暴的最高期,西南方向发生的雷暴略多于其他方向,澄迈县受西南低压槽、南海低压槽和副热带高压等天气系统影响时发生雷暴的概率较大。     

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。     

北京地区的闪电时空分布特征及不同强度雷暴的贡献

利用北京闪电定位网(BLNET,Beijing Lightning Network)和SAFIR3000(Surveillance et Alerte Foudre par Interometrie Radioelectrique)定位网7年共423次雷暴的闪电资料,并按照雷暴产生闪电多少,同时参考雷达回波和雷暴持续时间,将雷暴划分为弱雷暴(≤1000次)、强雷暴(>1000次且≤10000次)和超强雷暴(>10000次),分析了北京地区的闪电时空分布特征及不同强度等级雷暴对闪电分布的贡献。北京总闪电密度最大值约为15.4 flashes km-2a(^-1),平均值约为1.9 flashes km^-2a(^-1),大于8 flashes km^-2a(^-1)的闪电密度高值区基本分布在海拔高度200 m等高线以下的平原地带。不同强度雷暴对总雷暴闪电总量贡献不同,弱雷暴(超强雷暴)次数多(少),产生的闪电少(多),超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占总雷暴闪电的37%和56%。不同强度雷暴对总雷暴的闪电密度高值中心分布和闪电日变化特征影响显著,昌平区东部、顺义区中东部和北京主城区是总雷暴闪电密度大于12 flashes km-2a(-1)的三个主要高值区中心,前两个高值中心受强雷暴影响大,而主城区高值中心主要受超强雷暴影响。总雷暴晚上频繁的闪电活动主要受超强雷暴和强雷暴影响,这两类雷暴晚上闪电活动活跃,分别占各自总闪电的69%和65%,而弱雷暴闪电活动白天陡增很快,对总雷暴午后的闪电活动影响大。另外,不同下垫面条件闪电日变化差异大,山区最强的闪电活动出现在白天,午后闪电活动增强很快,主峰值出现在北京时间18:00,而平原最强的闪电活动发生在晚上,平原(山麓)的主峰值比山区推迟了约1.5小时(1小时)。     

华南雷暴大风天气的环境条件分布特征

利用中国气象局提供的观测资料研究了2010—2014年华南雷暴大风和普通雷暴的空间分布特征,并将华南春夏两季雷暴大风和普通雷暴的大尺度环境条件进行对比。结果表明:研究的华南区域08—20时(北京时)夏季雷暴大风略多于春季,而普通雷暴夏季样本数约为春季的3.6倍,雷暴大风主要发生在粤西到珠江三角洲地区。相比于普通雷暴,雷暴大风天气发生的环境条件具有更强的条件性不稳定,斜压性和动力强迫更强。春季雷暴大风发生时环境中的大气可降水量和中高层湿度均比普通雷暴更大,而夏季反之。华南春季雷暴动力条件明显优于夏季,而夏季热力强迫的作用大于春季。     

化州雷暴气候特征及其与ENSO的关系

利用化州1959年以来的雷暴资料与ENSO资料,分析化州雷暴时间分布特征以及ENSO事件对化州雷暴的异常活动产生的影响。分析表明,化州年平均雷暴日数为91.4 d,属强雷区,雷暴日数总体呈减少趋势且在1988年存在突变;雷暴初日呈推迟趋势,雷暴终日呈提前趋势。年际变化存在准2年和6年较短周期和15年左右的长周期振荡。化州全年各月均有可能出现雷暴,雷暴天气92.5%集中在汛期,峰值为6月和8月。多雷暴年66.7%出现在ENSO事件影响年,少雷暴年大部分出现在非ENSO事件影响年。厄尔尼诺影响年雷暴个数略多,峰值为6月,雷暴持续期偏长;拉尼娜影响年峰值为8月,雷暴持续期偏短。     

鄯善县近50a雷暴气候特征分析

通过统计整理鄯善县1961—2010年雷暴资料,分析雷暴的季节、年代、年际变化等特征。找出雷暴活动规律,发现雷暴出现具有明显的季节性,雷暴天气年代变化不大,年际频率变化明显。总结雷暴初终日分布规律,归纳雷暴初终日间隔日数特征。经过Pearson相关系数计算,阐述雷暴日数和降水量之间存在非常强的正相关性。     

济南雷暴气候特征分析

通过对1971—2005年济南雷暴资料分析表明:济南雷暴的空间分布呈从西南向东北方向递增且市区少、郊区多的特点;上世纪70年代以来全市雷暴呈减少趋势,市区雷暴呈增多趋势;济南雷暴只发生在春、夏、秋三个季节,主要发生在夏季,冬季无雷暴,季节性明显;济南雷暴具有明显的日变化特征,下午到前半夜为雷暴活跃期。     

江苏地区夏季雷暴的雷达回波特征研究

为提高江苏省地区雷暴监测预警能力,利用S波段双偏振多普勒天气雷达雷暴探测回波资料和闪电定位资料对江苏省2014年7—8月的夏季雷暴进行特征研究,研究了雷暴反射率核心区域的演变特征、不同温度层反射率因子与地闪频数随时间的相关性问题和雷暴发展过程云内粒子的演变特征。研究结果表明：在雷暴成熟之前,雷暴的反射率因子核心区域的强度、高度和云顶高度不断增加,以及对流发展旺盛,当雷暴成熟之后,雷暴的强反射率因子核心的强度和对应高度就会不断降低,雷暴将趋于消散;雷暴能够发生闪电的主要特征是40 dBZ回波顶高度要高于0℃温度层高度;雷暴中闪电的产生和霰粒子有着密切的联系,尤其是湿霰粒子。     

基于改进DBSCAN聚类算法的雷暴单体三维结构识别技术介绍

雷暴是一种严重威胁飞行安全的天气系统,利用地基多普勒天气雷达反射率因子数据和改进的DBSCAN聚类算法对雷暴单体的三维结构识别及特征量计算进行了研究,并在地基平台上对雷暴单体识别算法的有效性进行了验证分析。识别算法核心是将插值后的反射率因子三维网格数据作为输入量,采用多层反射率因子阈值基于改进的DBSCAN聚类方法识别所有等高面上的雷暴分量,并进行结构元素为3×3的腐蚀膨胀运算及雷暴分量特征核心提取,最后基于雷暴分量重叠面积进行垂直关联。结果表明:相对于SCIT算法,雷暴单体识别算法减少了雷暴分量识别的复杂性,可很好地识别任意形状的雷暴单体;使用多层阈值及特征核心提取技术可识别雷暴簇中的雷暴单体;利用腐蚀膨胀技术可解决雷暴单体虚假合并现象。算法可应用于民航机场雷暴的识别和预警。      

大理机场雷暴特征及潜势预报分析

利用大理机场5年天气观测资料和FNL 1.0X1.0数据,对大理机场雷暴特征及潜势预报进行分析,结果发现：大理机场全年各月都有可能出现雷暴天气,雷暴天气主要出现在6~9月,每年7月和8月雷暴天气出现最为频繁;雷暴天气持续时间0~1小时的次数最多,持续时间1~2小时的雷暴也比较常见,持续时间4~6小时的次数较少,没有出现持续时间6小时以上的雷暴;雷暴可以出现在大理机场的任何方向,出现在东边的次数最多,出现在天顶的次数最少;雷暴初期平均在1月31日,雷暴终期平均在11月14日,雷暴的初期和终期年际差别较大。选取对流有效位能、500hPa相对湿度、0度层高度、近地表四层等压面的抬升指数和可降水量作为预报因子建立大理机场雷暴预报方程,预报方程是显著的,有较好的雷暴潜势预报能力。     

我国中东部雷暴活动特征分析

基于2010—2014年国家闪电监测网的云-地闪电定位数据,利用雷暴识别与追踪算法获得了505 257个雷暴系统,进而统计分析了我国中东部地区的雷暴发生发展特征。考虑地形和气候差异,将我国中东部划分为东北、华北、华中与华东、西南、华南五个区域,对比了上述区域的雷暴中地闪活动持续时间、移动距离、移动速度等特征,并进一步对雷暴发生的环境物理量特征进行了统计分析,最后讨论了雷暴发生与地形的相关关系。结果显示:雷暴具有局地性强、快速生消的特性,超过70%的雷暴移动速度低于60 km·h~(-1),超过80%的雷暴持续时间低于2 h,超过90%的雷暴移动距离低于60 km;东北地区雷暴移动速度相对更快,西南地区移速较慢且雷暴移动距离更短。华中与华东、华南地区雷暴发生的整层可降水量与对流有效位能值最高,西南次之,东北与华北地区最低,而0～6 km垂直风切变则反之;广东、海南等地为雷暴发生最活跃区域,江南、西南地区东部、华南地区西部、华北地区太行山一带等地为雷暴发生较为活跃的地区;雷暴发生与地形密切相关,四川盆地西麓与珠江三角洲地区明显呈现出随地形抬升而导致雷暴触发的情况。     

青海高原雷暴气候特征及其变化分析

利用青海高原41个气象台站1961-2007年雷暴资料,分析了雷暴活动的时空分布特征,采用趋势系数、倾向率、绝对变率和滑动t检验等统计方法分析了雷暴变化趋势和振荡周期.结果表明:近47年青海高原雷暴总体呈减少趋势,但各区变化特征不一致,雷暴多的地区减少趋势越明显,雷暴最少的柴达木盆地变化不明显,甚至略有增加;雷暴初日表现为显著的推迟趋势,雷暴终日呈显著的提前趋势,雷暴期在缩短;青海南部高原雷暴出现最早,结束最晚,柴达木盆地出现最晚,结束最早;年雷暴日数在2000年发生明显突变,周期分析发现存在准5年周期振荡;20世纪80年代中期以后,雷暴天气引起的雷击、暴雨灾害在逐年增多.     

雷暴云的集合预报技术及其应用

以中尺度非静力WRF模式的格点预报结果作为云模式的初值集合,经云模式的多初值雷暴预报及预报结果的集合分析,建立了雷暴云的集合预报方法。将该方法应用于南京周边地区未来一天雷暴天气的特征预报,并利用南京夏季9个雷暴天气的多普勒雷达资料（SCIT,storm cell identification and tracking）进行预报效果的检验。结果表明,雷暴云的集合预报对研究区域内未来一天雷暴强度、分布预报效果较好,尤其对强雷暴的分布有较强的预警预测能力。此外,雷暴持续时间概率密度分布的集合预报产品,在雷暴影响范围概率预报上的应用,提高了雷达对雷暴的预警监测能力。     

河北廊坊雷暴大风的气候特征

利用1970~2012年廊坊地区9个气象站地面雷暴大风观测资料,采用趋势分析、滑动t检验、小波分析和最大熵谱分析等统计方法,系统分析了该地区雷暴大风天气的时空特征及变化趋势和变化周期。结果表明:廊坊地区的雷暴大风局地性强,43 a间只出现了一次全区性的雷暴大风天气过程,雷暴大风多以单站出现为主。雷暴大风的地域性特征明显,中部的廊坊市及南部的文安、大城站较易出现,而北部发生概率较低。雷暴大风的日、月及年变化特征明显。雷暴与大风主要发生在午后至前半夜,大风发生时间一般落后于雷暴,1 h内的雷暴与10 min以内的大风发生概率最高;雷暴大风3~10月都可出现,主要集中在夏季,发生概率为73.3%;近43 a来,年均雷暴大风日数整体呈现减少趋势,且中部的站点减少趋势最显著,1994年为雷暴大风的显著突变年,其显著变化周期为3.23a。雷暴大风多为"湿"型。     

甘南高原雷暴的气候特征

利用甘南州8个气象站自建站到2005年的雷暴资料,对雷暴的时空分布特征进行了分析,发现甘南州雷暴多发区位于西南部的玛曲、碌曲到东北部的合作之间;从年际变化看,大部分地方的年雷暴天数呈明显下降趋势,特别是1990年代中期后,这种下降趋势更明显,但各地雷暴初终间日数的变化并不明显;夏季雷暴天气出现最多,出现最多的月份是7月,雷暴次数约占全年雷暴次数的20.2%。春末夏初5月下旬到6月上旬、6月下旬和7月中下旬、8月下旬是各月的雷暴高发时段;甘南雷暴1天中的盛发期在12～20时,14～15时是雷暴出现的峰值时段。     

不同地区雷暴电荷结构的模式计算

利用二维时变轴对称模式和实际探空资料 ,模式计算了南昌、兰州和昌都 3个地区雷暴云的电荷结构 ,并对形成机制进行了讨论。结果表明 :兰州地区雷暴的上升气流速度最大 ,雷暴发展最快 ;南昌地区雷暴次之 ;昌都地区雷暴最弱。南昌地区雷暴的持续时间最长。在雷暴的初始阶段 3个地区都存在雷暴下部次正电荷区 ,在雷暴的成熟阶段兰州地区在感应和非感应起电机制的共同作用下雷暴呈明显的 3极性电荷结构 ,南昌地区的雷暴主要在感应起电机制作用下形成偶极性电荷结构 ,而昌都地区的雷暴在非感应起电机制作用下形成偶极性电荷结构。 3个地区的雷暴负电荷区中心基本处于 - 1 0～ - 2 0℃的同一温度区内。中国北方地区的温度层结有利于形成 3极性电荷结构 ,且通过非感应起电机制来完成。     

磊庄机场雷暴的统计分析

该文选用磊庄机场近14年资料对雷暴的季节变化、移动方向、维持时间以及雷暴大风、冰雹、降水、积云、能见度等进行了统计分析,得出机场雷暴主要特征为：持续时间较长、风小、雨量较多,强度较弱。雷暴多在5～8月出现,多产生于西、西北、北部山区。雷暴产生时风向变化有规律性,雷暴前为偏南风．雷暴后为偏北风。雷暴发生时能见度对飞行影响不大。