闪电引起的地面电场变化特征及雷暴云下部的正电荷层

1985年夏季我们在东乡地区进行了雷暴和闪电的雷达及电学特征的综合观测研究。观测点在兰州西南方向60km,海拔2408m,地处青藏高原边缘。观测设备除一3cm气象雷达外还有平均电场仪、电场变化仪,超高频场强计等电学测量仪器。资料初步分析表明,闪电进行过程中一般伴随有VHF电     

强电场探空仪及雷雨云电场探测结果的分析

用尖端导线作感应元件,用调频—调幅体制传递讯息,制成了雷雨云中的电场探空仪。频率调制器由一只2П1П管组成,另一只2П1П管组成发射频率为85兆赫的发射机。地面接收设备采用了一定的抗干扰电路,能消除非当顶闪电引起的干扰,使用该仪器进行了五次探测(结果见图9),并对深测结果作了初步分析。     

云中闪电及云下部正电荷的初步分析

1986年夏季,我们在兰州中川机场附近对雷暴过程中的闪电进行了3站电场、电场变化及声光差的同步观测。本文定量分析了8月3日和4日两次雷暴过程中的7个云闪放电。结果表明,除一个为云中负电荷区和其上部正电荷区之间的放电外,其余都是负电荷区和云下部范围很大的正电荷区之间的放电。放电中心在海拔高度为3.8—6km之间(对应环境温度为7.6—-13.5℃),中和电矩约18—48Ckm。云下部的这种放电现象在文献中还很少见报道。     

云下部正电荷区与负地闪预击穿过程

三维雷电观测系统LMA(Lightning Mapping Array)是最近发展起来的基于GPS时钟同步的闪电VHF辐射源到达时间差(TOA)定位技术,能以很高的时间分辨率(50 ns)和空间定位精度(50—100 m)展现闪电放电发展过程的三维时空分布,揭示雷暴中电荷结构及其与放电过程的关系。文中利用三维雷电VHF辐射源观测资料分析了负地闪预击穿过程的时空分布特征,讨论了云下部正电荷区对负地闪发生的影响,其结果表明在首次回击之前存在长时间预击穿过程的负地闪中,预击穿过程是云中部负电荷区与下部正电荷区之间的一种云内放电过程,闪电起始于云中部负电荷区,然后向下发展传输,进入正电荷区后闪电通道在云下部正电荷区水平发展,其放电特征与反极性云闪放电一致,云内放电过程最后阶段的K型击穿激发了地闪的梯级先导,梯级先导穿过云下部正电荷区向下发展传输。云下部正电荷的存在是导致负地闪首次回击之前存在长时间云内预击穿过程的主要原因。     

美国的雷雨云

一、序言一提到伴随有活跃对流运动的中尺度现象,在日本立即会想到由台风和梅雨锋引起的大暴雨。而在美国则多指雷雨云。本文试就雷雨云的构造及其发展的机制等动力学问题进行讨论。美国的雷雨云有两种:一种是气团型,多发生在夏季的东南部海岸附近,无规律,寿命短,一般仅30分钟,是一种小型的雷雨云。另一种是强烈型的雷雨云,一般发生在春夏季节的内陆大平原上,它是在水平气流垂直切变强,且中层干燥的状况下发生的,其雷达回波强,寿命长,情况与气团型的雷雨云有所不同,这种强烈的雷雨云是美国特有的中尺度现象。     

日本的雷雨云探测

受落雷危害最大的是电力设施,因为输电线等大范围设施不能用避雷针来防止落雷。日本各电力公司为防止落雷造成停电,建立了探测雷雨云的警戒体制,向各营业所的维修人员通报。东京电力公司用专门的雷达系统搜索雷雨云,并在关东地区及四周的地图板上自动显示出来,实行24小时监测。日本气象厅也用气象雷达来跟踪雷雨云,探测云的高度和位置等,在数小时前发出雷雨“注意报”。工程现场与高尔夫球场之类的游乐场所,最近使用了一种包括架设一个天线,同时能发出警报声响的测雷     

甘南合作地区雷雨云和降霰(或雹)云的电场变化特点

本文介绍了1963年6—8月在甘肃省合作地区观测的雷雨云和降霰(或雹)云的地面电场特点。发现雷雨云电场随水平距离变化有明显的“翻号效应”,雷雨云在测站上方时电场为正,远些为负,更远时又变为正,降霰(或雹)云则没有这样有规则的变化。     

雷雨云极化降水起电机制的一种计算

本文用一个与时间有关的数值模式,采用极化降水起电机制,模拟雷暴和雹暴中电场增长过程。 计算结果指出,冰雹碰撞冰晶起电率最高,在2—26毫米/时降雹强度形成后约200—750秒内能够产生触发闪电电场,最大电场甚至可达7000伏/厘米。雨滴碰撞云滴起电较弱,但若有足够的起电时间(500—1700秒),也能产生4000伏/厘米左右的电场。产生足以触发闪电电场的临界降雨率是3毫米/时,和实测相符。冰雹碰撞云滴起电,在云滴浓度较高时,有较大起电率。 不同的云滴浓度,可以有差异很大的起电结果。较低的云滴浓度,即便有很强的降雨率也不能产生闪电,这也符合观测结果。 在云中达到的实际最大电场约为4000伏/厘米时,降水元仍有很大降落速度,并不悬浮。电场力对电场增长的抑制作用以及小冰晶的反向电流作用可以忽略。计算得到的单个雹粒电荷量约为-100—-400微微库仑(2—3毫米半径),雨滴电荷为-3—-10微微库仑(0.8毫米半径),和飞机实测结果相符。 云体初始电状态可以改变达到最大电场值的时间,而对电场值影响很小。     

长江中下游低空急流中心产生暴雨的条件

低空急流与暴雨之间的密切关系,早就为人们所注意[1,2].我国气象工作者也对这方面展开了广泛的研究[3-8].但是对南方伴有暴雨的低空急流与“空急流”有何主要差别的讨论还比较少.     

北半球对流层下部温度变化的研究

温度变化是气候变化的重要内容,为弄清北半球气候变化的趋势,首先须正确估计温度变化.过去大多数作者应用地面气温记录进行了分析[1-8],但由于所用站点密度不够,大洋上记录又非常少,以致对地面气温变化的分析,作者之间往往存在分歧.     

对流层下部的湍流微結构

本文利用等人的风速模涨落的观測資料,分析了100—1470米高的湍流結构。得到下面主要結果:(1)各个高度上水平风速模涨落的概率分布近于正态律.(2)局地各向同性湍流理論的結論适用于所述高度范围內的小湍涡区.并且,在几百米高度以下,結构函数适合“2/3規律”的最大尺度常常与高度相当,甚至会超过高度好多倍.(3)在高于几百米的地方,适合“2/3規律”的最大尺度小于高度,且随高度沒有呈現系統性变化。 文中也討論了所用記录的代表性。     

冬季平流层下部的最大风速层

用气球探测到的高空风记录,最大风速层一般多出现在对流层(12km左右),但我在审核大陈站1987年2月份高空风记录时,多次发现该站该月最大风速层出现在平流层下部(27—30km),这一特殊情况引起了注意。于是普查了该站1958—1987年的历史资     

青藏高原雷暴云底部次正电荷区与暖云区厚度的关系

为了弥补青藏高原雷暴观测个例的不足,从动力、微物理和起电过程之间的密切联系来解释青藏高原雷暴云底部较大的次正电荷区（LPCC）和暖云区厚度（WCD）之间的关系,本文设置敏感性试验组,通过三种途径,改变了青藏高原那曲地区一次LPCC明显且对流较强的雷暴过程的探空初始场,得到10组具有不同WCD值的初始场算例,利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟分析了WCD和LPCC之间的可能关系。结果表明,在青藏高原WCD并不是决定LPCC大小的唯一因素,明显的LPCC的形成需要较薄的WCD配合较强但不能太强的上升速度,即使WCD很薄,太强的上升气流也仅容易形成主正和主负电荷区非常强的一般型雷暴,太弱的上升气流,也仅能形成主正和主负电荷区很弱的一般型雷暴。雨滴的两个主要源项,即雨滴通过重力碰并收集云水和霰融化形成雨水,及霰的主要源项霰撞冻云水,这三个微物理过程的效率主要取决于对流强度。薄的WCD对暖云降水过程的抑制作用不及强的上升速度对暖云降水过程的增强作用。在对流强度变化不大的情况下,WCD主要影响着冰粒子的分布高度,WCD越薄,向0℃层以上输送的云滴尺寸越小,数目越多,越利于低层冰粒子的生长,L...     

空中电场探测的现状

本文根据国外近期对空中电场仪研制的报道，介绍了场磨式电场仪和电晕探针电场仪，并对气球、火箭、飞机等不同的运载工具携带的空中电场仪的情况和特点进行了介绍。根据空中电场测量特点，场磨式电场仪大都采用差分式结构；为了测量线性化，探针式电场仪在探针中串有一个高值电阻。     

雷暴云电场的初步研究

本文介绍了利用电场仪、闪电计数器以及雷达对雷暴云地面电场进行观测的结果。甘肃平凉地区雷暴云电荷分布一般为上正下负,云底附近有一小正电荷区。上层正电荷区可向上延伸,而下层负电荷区水平尺度可达数个公里,云底小正电荷区也可扩展10公里以上。 降水区地面呈现正电场。雷暴云闪电电矩变化可在40—300库伦公里间,平均值为120库伦公里,随着云体的发展,也就是说,随着雷达强回波高度的增高,大于180库伦公里的闪电增多。闪电后电场初始恢复速率平均为1/7/秒。 对于雷暴云电场特征的可能机制也作了初步讨论。     

微型化大气电场检测仪的设计

针对目前电场检测仪体积大,成本高,操作复杂等问题,研制了一套微型化大气电场检测仪系统。该系统以电容作为传感器感知单元,两相四线步进电机作为传感器感知单元转动的载体,使用含内置A/D转换的STC12LE2052AD单片机进行数据采集,简化了电路的设计。无线蓝牙模块与数据采集系统相结合实现了实时显示的功能,最后将接收到的数据通过上位机显示出来。硬件部分设计了信号的放大滤波电路、A/D转换电路及数据采集与处理电路。利用MATLAB仿真,C语言编程,调试结果表明各项功能符合设计要求,并获得了误差小于4%的高精度测量结果。     

北半球平流层下部气温的准两年周期振荡

由分析1966—1985年北半球30hPa 月平均气温资料得出,中纬地区气温准两年周期振荡比低纬地区更清楚,平均周期26.3月,振幅约2.8℃,振荡的峰和谷值都出现在冬季.中纬气温和赤道上空纬向风的准两年振荡之间位相配合密切,中纬气温准两年振荡的峰与赤道上空10hPa 为东风,70hPa 为西风的位相一致,谷则有相反的位相.它们的这种准两年周期振荡是通过平均经圈环流相联系的.强烈的火山喷发能影响气温的准两年周期振荡.     

利用机场地面情报计算边界层下部垂直风切变的方法

在机场气象台没有天气情报的条件下,确定了利用地面情报计算边界层下部垂直风切变所需要的重要参数Ri数、μO-H和地转风速值Vg;介绍了根据这些参数计算边界层下部垂直风切变的法,并对结果进行了讨论.对保障飞行安全有一定的现实意义.     

基于快慢天线的闪电电场特征分析

通过分析单站快慢天线（时间常数分别为0.1ms,300ms）测量的2015年7—8月的3855次快慢电场数据,选取了18次干扰波形较少的闪电进行分析。18次闪电中负地闪占比83.3%,平均回击次数1.78次,2次闪电慢电场出现了饱和现象。预击穿平均持续时间264ms,梯级先导平均持续时间781.4μs。慢前沿过程持续时间平均6.85μs,快变化2.388μs,过零时间平均40.45μs。     

梅雨季节南京大气电场的一些特性

雷暴闪电观测是气象观测的基本项目之一。利用大气电场来研究雷暴、闪电以及大气的电磁状况,是最常用的方法之一。近年来的科学发展表明,测量大气电场对于研究太阳活动和日地关系,甚至对于研究球状闪电以及神秘的“不明飞行物”都有重要意义。