北京闪电综合探测网(BLNET):网络构成与初步定位结果

北京闪电综合探测网(Beijing Lightning NETwork, 简称BLNET)由10个观测站组成, 每个子站主要由闪电快、慢电场变化测量仪(也称快、慢天线)和闪电甚高频(VHF)辐射探测仪构成, 实现了对闪电的多频段的综合观测。本文首先详细介绍了BLNET的网络构成, 然后利用蒙特卡罗法对网络的定位误差进行了理论分析, 模拟结果表明网络内部水平定位误差小于200 m, 网络外部100 km处水平定位误差小于3 km, 最后利用Chan氏算法和Levenberg-Marquardt算法相结合的方法, 对发生在2013年7月7日的一次雷暴过程分别进行了地闪和云闪定位, 将定位结果和对应时次的雷达回波进行比较, 发现地闪和云闪都出现在大于30 dBZ的雷达回波区, 表明了探测网络和定位方法的可靠性。     

闪电VHF辐射源三维定位系统仪器误差处理

为了提高闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率和定位精度,根据其运行原理对其定位误差的可能来源进行了分析,特别是针对GPS时钟的授时原理和高速采集卡工作原理以及观测站位置等可能造成误差的系统原因进行了分析。结果表明,三者误差是造成闪电三维定位结果不准确的主要设备误差。利用闪电VHF辐射源三维定位系统得到的定位结果信息,计算出了其到达观测站的时间,并与实测的到达时间进行了差值分析,拟合出一条偏差直线,得到其误差演变规律,并对该误差进行分析和纠正,得到了较好的结果,使闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率有较大提高,其定位结果更加可靠。     

青藏高原东北部地区闪电特征初步分析

利用VHF辐射源三维定位系统及快、慢天线资料,对青海大通地区5次雷暴过程中云闪、负地闪、正地闪的起始高度、持续时间、辐射源数目及正、负地闪云内放电过程的持续时间和回击次数进行了统计分析.研究表明,该地区闪电持续时间较短,平均＜0.5 s;正、负地闪首次回击发生前均有较长时问的云内放电过程,正地闪的云内放电过程持续时间略长于负地闪;负地闪的回击次数较少,平均为2.5次,其中40％的负地闪只有1次回击,而正地闪回击次数均为1次;云闪的起始高度最高,负地闪的起始高度低于云闪,正地闪的起始高度最低;云闪产生的辐射源数目最多,负地闪少于云闪,正地闪产生的辐射源数目最少.     

闪电定位资料在天山北坡强对流天气短临预警中的分析及应用

选用2013—2015年4—9月天山北坡短时强降雨和冰雹过程,及其前后对应的闪电定位资料进行研究。通过分析,发现两种强对流天气过程前后正、负闪均在一定范围内呈波动性变化,且均以负闪为主。两种强对流过程前后均有2次闪电突增现象,且都是第一次突增现象更具指导意义,突增现象发生在强对流天气开始前10～40 min不等,持续时间10～20 min,突增量在2～8次。可得出闪电极性和闪电突增在强对流短临预警中的阈值。     

VHF闪电定位技术评述

介绍了时间差法、干涉法闪电VHF电磁辐射源定位技术原理,以及不同技术的发展和应用,并对比分析了不同定位技术的优缺点：时差定位技术对孤立脉冲波形辐射定位效果较好,对持续时间较长的连续脉冲定位较难,且受地形影响较大;窄带干涉仪技术对孤立脉冲和连续脉冲均能很好定位,但不能很好地对同时发生的多个辐射源定位;宽带干涉仪系统可对同时发生的多个辐射源定位,但精度相对较低。     

宽带干涉仪闪电辐射源三维定位系统

宽带干涉仪闪电辐射源三维定位系统,是一种全闪电宽频带三维定位系统.它能够以微秒级的时间分辨率对闪电击穿过程产生的辐射源实现三维定位,描绘云闪和地闪通道发展的详细三维结构,可用于区域闪电监测和预警;同时,系统能够同步得到闪电通道发展的宽带频谱以及电场变化信息,结合三维定位结果,可以为闪电放电过程物理机制的探讨、雷电物理研究提供丰富的资料.     

汛期短历时强降水过程的闪电特征

对2011年3次短历时强降水天气过程的闪电特征分析结果表明:①3次短时强降水都以负闪为主,负闪占总闪电的比例都在92﹪以上;②小时闪电频数峰值超前降雨峰值1h或同相;③5min闪电频数超前雨量峰值5~60min;④负闪电密集区主要发生在40dBZ以上的回波区,偶尔发生的正闪一般在较弱回波处;闪电大部分发生在回波顶高大于5km以上的区域;多分布在速度不均匀场附近;闪电密集区与VIL大值区对应关系不太好;⑤不同云体,闪电特征不尽相同,闪电频数高峰有的发生在强回波阶段,有的并不是回波最强阶段,而是减弱阶段。强回波前沿出现闪电密集区或前方无回波处发生闪电,预示未来强回波移动的方向;有的云体发展、成熟阶段闪电分布密集,负闪电主要集中在强回波中心附近,云体减弱阶段闪电分散,集中在单体的不同部位。     

时间差闪电监测网的误差分析和布局优化

在时间差闪电定位算法的基础上, 采用蒙特卡罗模拟方法, 实现了对闪电定位误差的定量评估。详细分析了闪电定位系统中测站数目、布站方式和站址基线长度3个因素对定位结果的影响。研究表明:定位误差与测站数目、布站方式和基线长度有密切关系。当测站数目一定时, 矩形加中心站的布站方式定位结果较好; 当布站方式一定时, 测站数目越多定位误差越小; 在仪器允许的探测范围内, 基线越长, 覆盖区域越大, 定位误差越小。闪电定位误差的定量分析研究, 为闪电监测网的站址选择、子站布设等实际工作提供了重要参考依据。     

上海短历时强降水的雷达和闪电活动特征

用雷达反射率及其导出产品(分层垂直液态水含量(VIL)、分层平均反射率等)与闪电和大气温度层结资料,通过对降水系统时间演变、反射率垂直结构和闪电活动的分析,将上海2010年6—11月的短时强降水(1 h雨量≥20 mm)分为层状暖云型、对流暖云主导型和对流冷云主导型。(1) 与雨强密切相关的关键因子是:低层(0 ℃层以下、高度在0～1 km、0～2 km、0～3 km和0～4 km)的VIL、低层(高度在1～2 km、2～3 km和3～4 km)的平均反射率和整层最大反射率;(2) 不同类型强降水中,高层(高度在0 ℃、-10 ℃和-20 ℃层以上)的VIL、整层VIL、高层(高度在5～6 km、6～7 km和7～8 km)的平均反射率、总地闪和负地闪频次这5个因子对雨强的作用各有不同;(3) 对应不同降水类型的平均反射率垂直廓线具有不同的垂直结构和发展演变特征;(4) 在三类强降水中,对流冷云主导型的雨强与总地闪和正地闪的相关性最好。      

北京一次强飑线过程的闪电辐射源演变特征及其与对流区域和地面热力条件的关系

利用2015年夏季北京闪电综合探测（BLNET）总闪辐射源定位、多普勒天气雷达、地面自动气象站和探空资料等多种协同观测资料,详细分析了2015年8月7日北京一次强飑线过程不同阶段的闪电特征,并探讨了闪电与对流区域和地面热力条件之间的关系。飑线过程整体上以云闪为主,根据雷达回波和闪电频数可以将飑线过程分为发展、增强及减弱三个阶段。发展阶段表现为多个孤立的γ中尺度对流降水单体,随着北京城区降水单体的迅速发展,强回波顶高延伸到-20℃温度层高度,闪电辐射源高度也逐步增加,闪电明显增多,但总闪电频数整体低于80次/min。增强阶段单体合并,闪电频数快速增长,0℃层以上及以下的强回波（＞40 dBZ）体积明显增大,飑线形成后,总闪和地闪均达到峰值,分别约248次/min和18次/min,负地闪占总地闪比例为90%,辐射源主要分布在线状对流降水区内,辐射源数量峰值出现在5～9 km高度层。减弱阶段飑线主体下降到0℃以下并迅速衰减,辐射源分布明显向后部层云降水区倾斜。95%的闪电发生在对流线附近10 km范围内,即对流云区和过渡区。在系统发展和增强阶段,对流云区与层云区辐射源的活跃时段基本一致;系统减弱阶段,对流降水云区辐射源数量迅速减少。在系统的不同发展阶段,闪电活跃区域对应于冷池出流同平原暖湿气流在近地面形成的相当位温强梯度带内。     

闪电VLF/VHF信号大容量采集系统及其现场实验

简要描述了闪电ＶＬＦ／　ＶＨＦ信号大容量采集系统的硬件构成、　软件设计以及现场实验等情况，　并对系统观测到的一次云地闪电和一次云内闪电的过程ＶＬＦ／ＶＨＦ辐射特征进行了个例分析，　初步分析结果揭示了以下一些有趣的新现象：　（１）无论云闪还是地闪都以一个间歇性的大双极性脉冲列为启动标志，　并伴随强烈的ＶＨＦ辐射。云闪和地闪初始击穿大脉冲序列波形特征明显不同。（２）地闪的云内放电以及云闪放电都产生一类特征性的ＶＬＦ辐射，　该辐射表现为一个脉冲半宽３～４　μｓ、　出现频率１０５个·ｓ－１的快脉冲列。该过程同时伴随明显的ＶＨＦ辐射。（３）回击主峰期间ＶＨＦ辐射相当微弱。闪电过程中最强的ＶＨＦ辐射起源于以下云内放电过程：　（ａ）　云闪和地闪的初始击穿过程；　（ｂ）　云内Ｋ过程和ｃ回击主峰后１００～２５０　μｓ期间的云内放电。上述初步分析结果显示了本系统在闪电放电物理研究方面的应用潜力。     

揭阳市雷电闪电密度地理分布特征分析

;利用闪电定位资料和气象台站记录的雷暴日资料,对揭阳市闪电密度地理特征进行了分析.研究表明,揭阳市的雷暴频繁高发期主要集中在5～9月,7、8月份尤其显著;闪电密度较大的地区主要在普宁市洪阳地区、大砰地区、揭东县五房地区和揭西县大北山地区,揭阳市区主要在渔湖半岛和仙桥紫峰山区,惠来县闪电密度相对较小,不过雷电流强度较大;雷电流强度大部分在60KA以下.闪电的分布规律与当地环境有很大的关系.     

雷暴条件下高能辐射能量的探测和初步观测

利用由NaI（加微量Tl）和CsI（加微量Na）共同组成闪烁计数器探测器对雷暴条件下的高能辐射进行了初步观测。结果表明,雷暴条件下的辐射比晴天条件下的辐射复杂的多,其能量高出约6 000～10 000keV。当雷暴过程中闪电引起的近地面电场变化较强时,探测器所测得的能量相对较高;而当雷暴过程中闪电引起的近地面电场变化较...     

浅析雷电在不同气候温湿环境中的活动特性

在分析整理影响雷电活动的诸多气候因子中,发现温湿环境对其影响较为明显,尤其是局地气候温湿环境。了解和掌握不同气候环境条件下的雷电活动特性,能够合理利用气候资源优势,科学地采取有效措施,提高消除雷电灾害的能力。     

Influence of UV-B Radiation and Temperature on Photodegradation of PAHs: Preliminary Results

The joint impact of UV-B radiation and temperature on photodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) sorbed to an organic solvent was assessed in this study. This approach was experimentally performed in a laboratory investigation by means of comparison of two different environments: Atlantic (Lancaster, UK) and Mediterranean (Tarragona, Catalonia, Spain) climatic conditions. The concentration of 10 PAHs contained in a tetradecane solution was compared under two different temperatures (10 and 20°C) and UV-B doses (6.5 and 22.5 kJ m⁻² day⁻¹). No photodegradation was observed for the heaviest hydrocarbons (benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(a)pyrene, dibenzo(g,h,i)perylene and coronene). In general terms, the half-life of PAHs was highly dependent on their molecular weight. Significant faster photodegradation rates were detected specially for light PAHs. It indicates that a synergistic effect occurred when both temperature and UV-B dose increased. This synergism might have a great implication on the long-range transport of environmental organic pollutants taking into account that low-latitude areas are the hottest and most irradiated of the planet.     

块状云的辐射性质及其对大气辐射收支的影响

本文利用三维辐射传输方程讨论了块状云阵的辐射性质，考虑了云块之间对太阳辐射的遮挡作用， 相互的辐射交换，及地面和大气辐射的影响。计算了云阵的反射率α，长波辐射通量F，有效云量Ne及云灵敏度因子δ随云量的变化，并与平面平行云模式作了比较。结果表明:平面平行云模式在云量小时给出的Δα/ΔN偏大，ΔF/ΔN偏小，因而δ偏大；在云量大时给出的Δα/ΔN偏小，ΔF/ΔN偏大，δ偏小。高原地区短波Δα/ΔN比平原地区大。双层云出现时Δα/ΔN及δ均变小。     

南极中山站国产地面太阳辐射观测系统运行评估

对2017年国产地面太阳辐射观测系统在南极中山站运行状况进行评估,结果表明:FS-6A日射表夜间热偏移平均绝对值低于3 W·m-2,通风加热器的加热效应在一定程度上影响了该日射表夜间热偏移,表现在夜间热偏移与近地面风速相关关系降低。与二等标准日射表CM22测值相比,全云天FS-6A日射表测值较CM22日射表偏低,辐照度在约500 W·m-2时低6 W·m-2或-1%,太阳天顶角θ≤86°时绝对(相对)差值平均值小于2.6 W·m-2(小于4.0%)。晴天FS-6A总辐射测值与(投射到水平面)直射辐射和散射辐射之和一致性较好,根据本底地面辐射观测站网(BSRN)设定的总辐射与直射和散射之和的差值阈值,θ＜80°时满足阈值(小于2%或小于15 W·m-2)比率为80%以上,而θ≥80°时四象限跟踪太阳模式下满足阈值(小于3.5%或小于20 W·m-2)的比率仅为44%。晴天总辐射、直射辐射、散射辐射测值与参数化模式模拟的辐射值可比性和一致性高、相关系数均大于0.95,但随着太阳辐照度增加,总辐射、直射辐射、散射辐射测值均高于模拟值。     

地闪回击辐射场波形的重构及地闪放电参量的估算

根据地闪回击传输线电流模式重新确立了地闪回击辐射场与电流之间的关系式,并在观测实验的基础上,重构了不同距离范围内(15～50km,50～100km,100～150km)的地闪回击辐射场波形,重构波形与实测波形之间有很好的一致性。同时在合理的假定下,将回击辐射电场与电流之间的关系进一步推广到先导过程,并估算了地闪先导放电过程中的三个参量。发现首次回击前最后一个先导脉冲电流为2.7kA,通道的电荷密度为(0.135～1.35)×10-3C·m-1,负地闪回击过程中和电荷量为2.06C。     

Statistical Relationship Between UVB(280-320nm) and Broadband Solar Radiation(295-2800nm) at a Subtropical Location(Qena,Egypt)

The present study quantifies the relationship between ultraviolet-B(UVB) and broadband solar radiation(G) at Qena,Egypt.Data from 10-year hourly integrated totals for both UVB and G on a horizontal surface were used to determine the best fit between the two radiation types.On the basis of the correlation of determination(r2),a second-order polynomial was determined to provide the best fit.For the purpose of developing an empirical model to estimate UVB,all of the cases of UVB and G from a nine-year study from 2001 to 2009 were introduced.Monthly and seasonal empirical models,as well as a general expression,were established for UVB as a function of G.The values of r2 ranged from 0.90 to 0.97.By using a new dataset of G,the estimated and the corresponding measured values of UVB were determined to be in good agreement whereby the values of r2 between the two ranged from 0.91 to 0.98.In addition,the significance and performance of the regression forms were evaluated with the aid of several statistical analysis procedures.The values of the index of modeling(d) and coefficient of modeling efficiency(ME) were close to one.Moreover,the values of RMSE,mean bias error(MBE),and mean absolute error(MAE) were lower than the experimental errors.On the basis of this analysis,it has been determined that the suggested regression forms can be used to estimate UVB when it difficult to obtain measurements or when measurements are available only for limited periods at the studied region.