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。     

青藏高原东北部地区夏季雷电特征的观测研究

介绍了2002年夏季在海拔2650m的青海东部地区所进行的雷电综合观测实验及初步研究结果。实验中采用了GPS同步的6个站闪电快、慢电场变化和平均电场的同步观测,配合1ms的高速摄像对该地的雷暴电荷结构、闪电放电特征等进行了研究。初步研究结果表明,青海东部的雷暴云当顶时,地面电场既可受云内的负电荷所控制,也可能受正电荷所控制,揭示了雷暴电荷结构的复杂性。同时,闪电特征也存在一定的特殊性,所发生的地闪先导常以多分叉的形式慢速向地面行进,并在地面形成两个或两个以上的接地点;梯级先导的发展速度约为0.8～1.18×105m·s-1。同时在地闪发生之前和之后常有持续时间较长、闪道清晰的云内放电过程发生。高速摄像观测首次发现,在一次云内正电荷控制地面电场的雷暴条件下,云内放电过程呈现出双层结构特征。放电首先从上部负电荷区和下部正电荷之间的地方激发,然后上、下同时发展。在开始阶段只能看到向下的负流光通道,当上、下发展的通道分别到达负、正电荷区时,明亮的的主通道形成。之后放电在下部正电荷区以多分叉的形式水平扩展,下部的水平扩展停止后,主通道上部的放电开始水平扩展,是一种反极性的云内放电过程。     

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.     

青藏高原那曲地区雷暴云电荷结构特征数值模拟研究

选取2003年藏北高原那曲地区的两次典型过顶雷暴过程，首先总结了它们的层结特征，然后利用一个只考虑感应和非感应起电机制的三维强风暴动力和电耦合模式模拟了两次雷暴过程的电荷结构，最后从微物理场和流场出发讨论了高原雷暴电荷结构特征及其主要形成原因。结果表明，由于高原平均地表温度较低, 雷暴云反转温度层以下的起电区域较小,强的垂直上升速度使大粒子能够到达较高的高度,增加了大小粒子碰并几率,易形成明显的三极性电荷结构特征;较弱的上升速度易使大小粒子比含水量中心受重力作用过早的分离,高层的小粒子和低层的大粒子基本不参与起电活动,云底部和上部的正电荷区减弱。     

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。     

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。     

一次雹暴过程的闪电活动特征及其与雹暴结构的关系

利用闪电定位和双多普勒雷达资料,对华南一次产生冰雹和大风的雹暴过程的闪电活动及其与雹暴动力和微物理条件的对应关系进行分析和讨论。结果表明,此次过程中地闪活动在降雹阶段和降雹后阶段表现出明显差异:降雹阶段地闪频次增减交替,较为活跃;降雹后阶段地闪活动减弱后很快再次增强,地闪频次峰值（503个/6 min）远超过降雹阶段的峰值（268个/6 min）。在分析时段中,负地闪占主导地位,正地闪比例在降雹阶段呈上升趋势。地闪活动的强弱与60 dBZ强反射率的高度变化、70 dBZ回波的出现和消失有较好的相位对应关系。对应降雹阶段,雹暴内具有更强的上升气流和更高含量的冰相粒子。降雹阶段,强上升气流区以及降雹区内地闪活动较少,降雹结束后,原降雹区域的地闪活动明显增加。研究还发现,地闪更多地出现在弱上升、弱下沉气流以及二者交界区域附近。      

播撒金属丝对雷暴云电结构影响模拟研究

利用积云动力一起电二维轴对称模式,模拟分析了雷暴不同发展阶段在云中上升气流速度最大区播撒金属丝对雷暴云电结构的总体影响。通过与未播撒模拟结果相比较,发现各种降水粒子的荷电率及电场强度都有所减小,这种减小在雷暴发展的成熟阶段尤为明显,雷暴云内的扩散、电导和感应起电机制作用减弱。通过不同播撒位置和播撒率的敏感性试验得到,在云中强上升所泫区播撒对垂直电场的抑制效果比在云底和云顶更好,不同的播撒率引起的电     

初始长连续电流引起的地电位抬升和SPD损坏

在电子电气系统接地领域,地电位抬升对电子设备的破坏效应一直是人们关注的焦点。基于触发闪电技术,开展了地网地电位抬升冲击电涌保护器(surge protective device,SPD)的观测试验,重点分析了触发闪电初始长连续电流过程对SPD的冲击和损坏效应。结果发现,触发闪电注入地网后,闪电的初始长连续电流和继后回击的共同作用下很容易造成额定通流量的SPD损坏,当流经SPD的能量累积达到一定程度时仅初始长连续电流过程也会损坏SPD;冲击SPD的效应与初始长连续电流过程的不同的波形密切相关,当长连续电流过程叠加上升沿较快幅值较大的初始连续电流脉冲(ICCP,initial continuous current pulse)时,流经SPD的能量会迅速增加,是长连续电流过程中SPD损坏的最为关键因子。个例分析发现,当初始长连续电流过程持续时间和平均电流量级达到100 ms和200 A左右,泄放电量为25 C,流经SPD的能量达1000 J左右,易造成标称放电电流20 kA甚至更高的SPD损坏。     

雷电监测数据分析系统的开发及应用

雷电监测资料的分析处理是研究强对流天气过程中的雷电活动特征和建立雷电预警预报新方法的基础.文中论述了雷电监测数据分析系统CAMS_LDAS)的可视化设计原理、思想和方法,并以2005年8月12日北京地区雷电监测资料的分析为例,详细阐述了该系统的主要功能以及产品.该系统不仅能够对雷电监测数据进行处理和分析,还能综合显示分析雷达回波和卫星云图等多种气象探测资料,是研究雷电活动特征及其与各种气象参量相互关系的有力工具.