Using lightning locating system based on time-of-arrival technique to study three-dimensional lightning discharge processes

A time-of-arrival(TOA) system based on GPS technology for locating VHF radiation sources from lightning has been developed and used in observation sites in the northern Shandong Province,China.The 3D images of the lightning progression have been obtained successfully for the first time in China.The 3D-channel evolutions of typical negative CG,positive CG and IC lightning flashes have been discussed together with the data of fast electric field change.It was found that significant differences existed between the negative and positive CG lightning flashes in terms of the initiation and propagation of the radiation sources.The preliminary breakdown of a negative CG lightning flash propagated at a speed about 5.2×104 m/s.The stepped leader of negative CG lightning flashes was trigged by negative initial breakdown.Thereafter,it propagated downward at a speed of 1.3×105 m/s.The initial process of the positive CG lightning flashes was also a propagation process of negative streamer.These streamers propagated dominantly horizontally in the positive charge region and accumulated positive charges at the origin of the lightning,and as a consequence,initiated downward positive streamers.A new type of lightning discharge that was triggered by a narrow bipolar pulse(NBP) is discussed in this study.The NBP was originated at altitude of about 10.5 km in the upper positive charge region.As a distinct difference from normal IC flash,its channels extended horizontally all around and produced a lot of radiation sources.The source power of the NBP could approach 16.7 kW,which is much greater than that of normal lightning discharge ranging between 100 mW and 500 W.The 3D propagation of this new type of lightning discharge was observed and obtained for the first time in China.The possible initiation mechanism of this new type of light-ning is discussed here.     

云闪放电通道内的粒子密度及分布特征

依据在中国西藏高原地区得到的6幅云闪放电通道的光谱,由谱线波长、相对强度和跃迁几率等信息,结合等离子体理论,计算了云闪放电通道的温度和电子密度;进而,利用Saha方程、电荷守恒和粒子数守恒方程,得到了粒子处于各电离级上的数密度、通道质量密度、压强和平均电离度等参数,并对云闪通道内部粒子数分布特点进行了分析.结果表明,与地闪回击通道类似,云闪通道接近于完全电离,通道内部以单次电离的离子为主,且NII离子数密度最高.具有较高温度的通道位置处,中性和一次以上电离离子数密度的绝对值和相对值都较高,但是,不同温度下NII、OII、ArII粒子的相对浓度变化不大.与地闪回击通道不同,云闪同一放电通道内不同位置处粒子数密度差异较大,且沿通道没有显示规律性变化,通道压强从零点几到几兆帕.     

多源信息叠合在延吉盆地油气远景预测的应用

基于GIS的多源信息叠合评价方法是以基础地质图件或数据作为信息,将原始地质图件和数据网格化并赋以属性值,通过地质信息分级标准,变换为标准信息图,通过因子分析,确定各参数的权重并建立油气评价模型,用符合地质含义的关系式进行数据与图层、图层与图层之间的叠合、计算,最后通过空间隐含信息的提取,预测出盆地的有利勘探区域.作者采用该方法,对已发现工业油气流的延吉盆地进行了多源信息叠合、计算评价,指出了章岩洞-崇明、延吉市周遍、铜佛寺周遍三大区块为油气勘探有利远景区.     

北京地区闪电活动与气溶胶浓度的关系研究

基于2015—2017年北京闪电定位网（BLNET）总闪资料与35个自动空气质量监测站PM_2.5数据,分析了北京地区（39.5°N—41.0°N,115.0°E—117.5°E）夏季（6—8月）闪电活动与PM_2.5的时空分布特征,同时针对117次雷暴天气,探讨了气溶胶浓度变化对闪电活动的可能影响.结果表明：PM_2.5浓度及总闪密度均呈现自西北向东南升高的空间分布特征.闪电峰值在污染背景下出现的时间（19：00LT）晚于清洁背景下（15：00LT）约4 h,且总闪百分比（~20%）可达清洁背景下（~9%）的两倍.对雷暴前1~4 h的PM_2.5浓度与时间窗（12：00—22：00LT）内总闪数目的中位数进行相关分析,发现PM_2.5浓度低于130 μg·m^-3时,PM_2.5与总闪数存在明显正相关,此时气溶胶可能通过影响云微物理过程进而影响雷暴的对流发展,增强闪电活动;PM_2.5大于150 μg·m^-3时,总闪数随PM_2.5浓度的增加呈减少趋势,可能的原因是高气溶胶浓度下地面太阳辐射显著下降,对流活动受到抑制,导致闪电活动减少.当PM_2.5浓度在130~150 μg·m^-3时,两者关系不明显.

     

Charge structure of a summer thunderstorm in North China: Simulation using a Regional Atmospheric Model System

Electrification and simple discharge schemes are coupled into a 3D Regional Atmospheric Model System （RAMS） as microphysical parameterizations, in accordance with electrical experiment results. The dynamics, microphysics, and electrifi- cation components are fully integrated into the RAMS model, and the inductive and non-inductive electrification mechanisms are considered in the charging process. The results indicate that the thunderstorm mainly had a normal tripole charge structure. The simulated charge structure and lightning frequency are basically consistent with observations of the lightning radiation source distribution. The non-inductive charging mechanism contributed to the electrification during the whole lifetime of the thunderstorm, while the inductive electrification mechanism played a significant role in the development period and the mature stage when the electric field reached a large value. The charge structure in the convective region and the rearward region are analyzed, showing that the charge density in the convective region was double that in the rearward region.     

全球泥盆纪生物礁演化及其影响因素

泥盆纪是地史时期海洋生物迅速演化的时期之一,以发育显生宙以来地球上最大规模生物礁生态系统及其彻底崩溃为重要特征。泥盆纪的生物礁经历了吉维特-弗拉期和法门期的繁盛,造礁生物分别以珊瑚-层孔虫和菌藻类为主导;在吉维特中晚期、弗拉-法门期(F/F)之交和泥盆纪-石炭纪(D/C)之交,则遭受多次生物灭绝事件的打击,随后在石炭纪的杜内早-中期生物礁基本消失,而后生动物礁直到13 Myr之后(维宪期)才再次出现。通过最新的地球化学资料研究发现,中泥盆世海水表层温度适宜、大陆风化程度较低。因此,全球后生动物礁规模空前,异常繁盛;而晚泥盆世海水表层温度及大陆风化程度较高,导致法门期后生动物礁衰落,而菌藻类生物礁繁盛。通过灭绝事件的详细研究表明,Taghanic事件中海平面的快速上升、温度的急剧升高造成珊瑚和层孔虫消失,后生动物礁数量大幅减少;Kellwasser事件中的温度突变、全球性海平面升降以及缺氧等因素则引发了后生动物礁彻底崩溃;而Hangenberg事件中短暂复苏的后生动物礁受温度降低和海平面下降的影响而最终消失。因此,在众多影响泥盆纪生物礁发育的因素中,全球性的温度和海平面变化占据主导地位。     

广东一次雷暴过程负地闪先导的电学特征分析

利用 0 .0 8μs时间分辨率的大容量慢天线电场变化测量系统在广东从化地区一次雷暴过程中观测得到的 44次负地闪电场变化波形 ,对负地闪回击前 2 0 0 μs内的先导电场变化波形进行了分析。发现负地闪首次回击前的先导电场变化波形 ,按最后一个先导脉冲与相应回击间电场变化特征大致可分为三类。通常负地闪先导过程由若干脉冲式变化组成 ,首次回击前先导脉冲间的平均时间间隔为 1 5.8μs(均方差 5.3μs) ;继后回击前直窜 -梯级先导脉冲间的平均时间间隔为 9.4μs(均方差 5.5μs)。首次回击前最后一个先导脉冲与首次回击间的平均时间间隔为 1 2 .7μs(均方差 7.8μs) ,最后一个先导脉冲幅值与回击峰值之比的平均值为0 .1 (均方差 0 .0 4 ) ,且两者之间有很好的相关性 ,并用回击传输线模式对这一关系进行了解释。     

玻利维亚多尔各市D铜矿矿物元素组合分带及找矿预测

玻利维亚多尔各市D铜矿地处安第斯褶皱带中段,西科迪勒拉构造带东侧南端。矿体主要赋存于多尔各组二段(E3t2)地层中。通过对多尔各市D铜矿矿物分带、主元素及微量元素组合分析,采用数理统计分析方法。研究结果表明:(1)粉砂岩型矿化(Ⅰ型矿化):近矿硅化增加,矿化范围叠加石膏脉,围岩泥质(脉)含量减少,方解石化(隐晶质)发育减弱;远离矿化硅化减弱,石膏脉消失,方解石化增强,泥化增强。(2)砂砾岩型矿化(Ⅱ型矿化):近矿硅化增加,矿化范围叠加石膏脉,围岩泥质(脉)含量减少,方解石化(隐晶质)减弱;远离矿化段,硅化减弱,石膏脉消失,方解石化增强,泥化增强。(3)石英脉型矿化(Ⅲ型矿化):内带主要发育矿化、硅化,最显著的特征为发育大量矿化脉及石英脉;外带发育泥质脉及石英脉。(4)Cu—Ag元素组合为矿区重要的矿化元素组合内带,Ca—Mn元素组合为矿区近矿围岩褪色蚀变元素组合中带,U—V元素组合为矿区含矿"红层"元素组合外带。通过矿物分带、地球化学元素分析,确定找矿靶区,并在靶区探获铜矿量770.08万吨、平均品位1.77%、金属量136304t。     

一次冷涡天气系统中雹暴过程的地闪特征分析

利用地面雷电定位系统、多普勒雷达和卫星观测资料,对2002年6月1日山东地区冷涡天气系统下的3个雹暴过程的地闪特征进行了详细分析,结果表明,在同样的天气条件下,产生冰雹的3个强雷暴在不同的发展阶段表现出明显不同的地闪分布特征。通过云图和地闪资料的综合分析发现,地闪主要出现在云顶亮温低于-50℃的云区内,其中负地闪分布比较集中,且偏向云顶亮温水平梯度大的一边,而正地闪则分布比较分散。地闪主要发生在大于40 dBz的区域内,负地闪通常簇集在强回波区(大于50 dBz)或邻近区域,有时密集的正地闪也出现在强回波区或临近区域,但稀疏的正地闪通常发生在强回波外围10-30 dBz的范围内,属于稳定性降水区。结合地面降雹观测资料发现降雹发生在正地闪比较活跃的阶段,正地闪频数峰值略微超前降雹时刻。比较密集的正地闪发生,通常预示着强对流天气(如冰雹、大风等)的发生。强雷暴在发展旺盛阶段通常表现的低地闪频数,可能是由“电荷抬升机制”造成的。     

基于树轮地貌学的山洪研究进展

山洪是中国主要的自然灾害之一,严重威胁山区人民生命财产与工程建设安全。针对山洪已发展了多种多样的研究手段,但多集中于过去几十年的时间段内。树轮地貌学方法作为研究历史山洪事件的有效手段之一,在世界范围内被广泛应用。利用树轮中的生长干扰信息,可以对山洪事件进行精确定年,重建无记录或少记录地区内山洪发生的频率、大小和空间分布特征等,根据伤疤的高度或应用水力模型则可以定量重建山洪的流量大小。随着树轮地貌学方法和技术的逐渐成熟,研究趋向于探讨山洪的驱动机制、更大空间尺度山洪的规律性等,具有广阔的应用前景,但是基于树轮的山洪研究工作在国内还未见报道。论文对树轮地貌学应用于山洪研究的发展过程进行了系统回顾,对研究进展进行了简要概述,最后讨论该研究领域的潜力及局限性,以期为在国内进一步开展相关工作提供参考信息。