西北太平洋热带气旋闪电时空尺度和光辐射能

利用1998—2014年热带测雨(Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM)卫星上携带的闪电成像仪(lightning imaging sensor, LIS)数据, 建立西北太平洋热带气旋闪电数据集, 并研究该区域热带气旋闪电属性特征。结果表明: 热带气旋闪电各属性值均呈对数正态分布特征, 热带气旋极大值闪电更倾向于发生在海洋和热带低压强度等级。不同强度等级(热带低压、热带风暴、台风)的热带气旋闪电持续时间无明显差异, 但热带风暴强度等级的闪电空间尺度和光辐射能平均值均低于热带低压和台风。对于热带气旋的不同区域(内核、内雨带、外雨带), 内核闪电的持续时间最大、光辐射能最强, 且持续时间和光辐射能随着闪电与热带气旋中心距离的增加而逐渐减小, 外雨带达到最小值。在海陆差异方面, 热带气旋闪电在海洋上的空间尺度和光辐射能比陆地大, 而闪电持续时间无明显差异。与非热带气旋闪电相比, 热带气旋闪电的延展距离、通道面积和光辐射能均更小, 但闪电平均持续时间更长。     

高原地区云对地闪电首次回击的光谱研究

用无狭缝光栅摄谱仪,获得了青海西宁地区云对地闪电首次回击过程400～700nm波 长范围的光谱,并首次在闪电的单次回击光谱中记录到了波长为604.6nm和619.4nm的谱线. 将原子结构的理论应用于闪电光谱的研究,用多组态Dirac Fock方法,计算了有关光谱线 的 波长、振子强度以及相应的激发态能量等参数,理论与试验观测资料进行比较分析后发现, 高原地区闪电首次回击光谱的结构及跃迁特性与其他地区有明显的区别,除NII离子n=3 的低 激发态产生的跃迁谱线外,激发能量为13～14eV左右的中性NI和OI的跃迁增多,但很难观测 到OII离子的跃迁谱线.     

青藏高原那曲地区地闪与雷达参量关系

基于2014—2015年5—9月西藏那曲地区多普勒天气雷达数据,结合地闪观测数据,识别雷暴单体样本,统计分析了地闪位置附近的雷达回波分布特征,并研究了高原雷暴的雷达参量与地闪频次的相关关系。结果表明:那曲地区地闪发生位置附近的雷达最大反射率因子呈正态分布,峰值分布区间集中于34~41 dBZ。发生地闪位置附近的20 dBZ回波顶主要集中于11~15 km高度,30 dBZ回波顶高分布的峰值区间则为8.5~12 km。分析表明:表征局地雷暴对流发展强度的雷达参量与地闪频次之间一对一的相关关系较差,但相关性随地闪频次增加而增强。基于雷达参量分段统计得到的对应分段平均地闪频次与雷达参量之间表现出较强相关关系,体现了宏观上闪电活动强度与雷暴发展强度之间的正向关系。其中,基于原始数值进行区间划分的强回波（组合反射率因子不小于30 dBZ）面积与平均地闪频次的线性相关系数达0.75,基于对数数值区间划分的7~11 km累积可降冰含量的对数值和地闪频次的线性相关系数达0.95。文中对比了多个雷达参量和地闪频次线性拟合与幂函数拟合结果,整体上幂函数拟合略好于线性拟合。     

正极性地闪和双极性闪电特征

总结了正极性地闪和双极性闪电的特征,并对各种不同类型的正地闪和双极性闪电进行了讨论.通过分析2007年6月7日发生在广州从化的正地闪个例及以往的研究成果,得出正地闪易出现单次回击,且回击之后常常伴随着连续电流,其持续时问一般为几十到几百毫秒.正地闪先导一般不表现出像负地闪先导那样明显的梯级特征,其甚高频辐射比负地闪先导要弱;正地闪与云闪放电有密切的关系.     

一次多分叉多接地的空中触发闪电过程

该文分析了2007年广州从化人工引雷试验中,6月30日一次空中触发负极性闪电的光学和电学观测资料,结果表明:此次空中触发闪电的上行正先导和下行负先导分别出现了多个分叉。上行正先导早于下行负先导4.93 ms始发,上行正先导初始阶段的二维平均速度为104m/s量级,后增加到105m/s量级。下行负先导经历了3次分叉后分为4个分支接地,其中有两个接地分支一直持续发光到闪电放电结束,观测到下行负先导的二维平均速度为1.69×105m/s。小回击之后上行正先导也出现了多个分支,高速摄像和宽带干涉仪对这些分支的观测结果基本一致。小回击之后,初始长连续电流过程的持续时间为178.6 ms。     

北京地区雷暴的雷达回波特征与闪电活动的相关关系

基于雷达资料以及SFAIR 3000闪电定位资料分析了北京地区14次雷暴过程,研究了闪电活动与雷暴的雷达回波反射率体积的相关性。结果表明：反射率体积与总闪频次有着较好的相关性,其中-15℃层以上超过30 dBz的反射率体积与总闪频次的相关系数为0.89,其指数拟合优度为0.83。北京地区雷暴的单个闪电表征回波体积（VPF）在闪电活动开始时期有较高的水平,但在闪电活动结束时期较小。VPF还可作为闪电活动消亡的指示因子。     

1995-2018年广东地区雷灾伤亡特征

通过分析1995-2018年广东地区1090起雷灾伤亡事故,发现共有伤亡1976人,伤亡比达1.26倍,其中1次雷灾事件伤亡人员最多高达17人,多人受伤概率明显高于多人死亡.广东省每百万人口的年平均雷灾死亡率和雷灾事故率均为0.44,各地市雷灾死亡率从人口较多的地区向人口较少地区转移,雷灾伤亡密度向面积较小地区转移.分...     

小振幅背风波的非线性特征及水汽敏感性试验

从Scorer的背风波发生理论条件出发,首先考虑3层均匀干空气,利用WRF模式模拟出干空气条件下的小振幅拦截背风波动,波动主要发生在2~5 km的高度范围,波长为8 km左右,这与之前的观测和模拟结果相一致。分析表明:形成平稳背风波动过程中,存在能量波包向下游传播的性质,各位置振动的强度会发生周期性的增强和衰减。引入水汽进行的敏感性试验表明:随着水汽增多,背风波动的波长会增加,且波动传播中所能达到的最大垂直速度有变小趋势。     

雷达资料在孤立单体雷电预警中的初步应用

利用多普勒雷达资料, 结合探空、闪电资料对2005年夏季北京地区的20个单体过程进行综合分析, 结果表明:40 dBz是比较适合该地区雷电预警的一个雷达回波特征参量; 在此基础之上, 将0 ℃层结高度作为基础特征高度, 并结合-10 ℃层结高度和强回波所占比例对孤立单体的雷电发生进行综合预警是一种较为接近实际应用的方法。根据以上分析, 该文针对孤立单体能否发生闪电、以及闪电发生的起始时间给出了一个初步的预报方法, 并利用22个孤立单体进行了检验。检验结果证明:该方法在对单体是否会发展为雷暴单体, 以及雷暴单体中初次闪电发生时段的预报方面效果较好。同时还发现, 雷暴单体中从25 dBz回波出现到单体的35 dBz回波厚度变化率达到极值的时间差, 与雷暴中最早的云闪与最早的地闪之间的时间差, 两者存在一定的线性关系。这为进一步预测地闪的发生提供了一个参考依据。     

人工触发闪电先驱电流脉冲波形特征及模拟

2010—2014年夏季广州野外雷电试验基地采用了两种引雷火箭开展人工引雷试验,通过对25次经典人工触发闪电电流资料的分析,进一步证实了当火箭携带铜线时先驱电流脉冲 (precursor current pulse) 为双极性振荡型,火箭携带钢丝时先驱电流脉冲为单极性,其中单极性脉冲电流峰值、10%~90%上升时间、波形宽度和转移电荷量的几何平均值分别为26 A,0.33 μs,2.3 μs,27 μC,双极性脉冲相应的波形参数几何平均值分别为67 A,0.24 μs,2.1 μs,54 μC。双极性脉冲电流峰值的几何平均值接近是单极性的2.6倍,而波形持续时间和上升时间的几何平均值与单极性相近。利用传输线模型,模拟铜线通道底部电流波形呈双极性振荡型,而钢丝通道底部电流波形呈单极性,这与实际测量的结果比较一致,推测这两种电流波形可能是传输线特性阻抗不同所导致,在传输线顶端由先导起始放电产生的电流脉冲应为单极性。