多通道高速大容量数据采集分析系统

阐述了８通道高速大容量数据采集分析系统的硬件集成、操作控制及波形分析程序设计。在１９９７年甘肃平凉人工引雷试验中首次取得了微秒量级的闪电放电电流、电场变化、磁场等参量的同步资料。利用该系统还可对记录的闪电波形进行分析和多种信号处理。     

雷暴云中闪电放电条件下的雨滴增长

从考虑雷暴云中电场力作用的水滴运动方程出发，利用球的正面阻力系数ψ和雷诺数Ｒｅ的实验关系，计算出水滴在外力作用下的瞬时运动速度，从而计算出环境电场作周期性变化时水滴增长的规律。     

青藏铁路沿线区域闪电分布和闪电气候

用1998年1月1日～2003年12月31日TRMM卫星探测到的25～38°N,75～100°E闪电资料,对青藏高原地区年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布的气候特征进行了计算分析。结果表明:青藏铁路沿线区域年均日发生闪电数约7 600次,白天占到66.47%,夜间占到33.53%,昼夜比为2.0,明显高于中国其它区域昼夜闪电比1.2。日闪电频数的年变化是多峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的94.75%。5月上中旬和9月中下旬为次峰值,主峰值在夏季6～8月占到年总闪电70.23%,最高出现在7月占到年总闪电25.19%。10月到次年3月发生闪电很少,仅占年总闪电的5.25%,特别是11月到次年2月只占总闪电0.83%。青藏高原发生闪电的日变化以单峰值为主,年均达到346.75次/h左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的12.1%,19～21时每小时达到日闪电值的9%以上,21～22时为快速下降时段,午夜24～01时出现维持时段,每小时达到日闪电值的3%,凌晨4～5时有小起伏,每小时达到日闪电值的1%,上午8～11时达到日变化的最低谷,4 h仅占日出现闪电的1.3%,闪电峰值是低谷的100倍以上,说明青藏高原区域闪电高发时间主要在傍晚。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚,秋季主要在傍     

青藏高原云闪起始阶段放电特征分析

2003年夏季在青藏高原那曲地区进行了雷电综合观测试验,利用宽带干涉仪系统获取的闪电资料,根据辐射源定位结果和相应的电场变化对云闪放电起始阶段进行了分析,初步分析结果表明:雷暴过境时地面电场为正值的情况下,云闪放电多发生在中部负电荷区和下部正电荷区之间,上部正电荷区一般不参与放电。虽然不同的云闪会有不同的放电发展过程,但放电起始阶段具有相似的特征。云闪放电起始于中部负电荷区,在初始几十毫秒内,辐射源垂直向下发展,云内负流光向下发展速度约为1.14~1.72×105m/s。在下部正电荷区内,闪电通道可以垂直发展,也可以水平发展。且发生在正电荷区的放电过程比较复杂,正电荷区辐射点比负电荷区要多。     

闪电起始过程时空特征的宽带干涉仪三维观测

闪电的起始位置和起始阶段发展速度是闪电研究中的重要问题。2010年夏季,使用架设在广州市从化区的两套甚高频 (VHF) 宽带干涉仪对闪电的起始阶段放电过程进行三维定位观测。对观测数据给出的地闪和云闪的起始高度分布特征以及起始阶段击穿过程的时空发展特征进行统计和对比分析,结果表明:闪电的起始高度分布呈双峰值特征,分别在5.0 km和8.8 km有两个明显的分布峰值,符合雷暴云三极性总体电荷结构的描述。对起始阶段闪电放电发展速度的计算表明,云闪和地闪在起始阶段的前15 ms内的平均发展速度均在104~105 m·s-1量级之间;多数云闪、地闪起始阶段前15 ms内的平均发展速度表现出减速趋势,但云闪个例中起始阶段前10 ms存在减速趋势的比例更高,且其中在前15 ms一直保持减速趋势个例所占比例也大于地闪。云闪和地闪的起始阶段放电过程的发展方向有向上、向下和水平发展3种情形,可用于指示闪电始发位置的环境电场方向。     

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。     

三维闪电探测系统研制

"三维闪电探测系统研制"是国家科技部科研院所技术开发专项,其目标是开发完整的三维全闪(云闪、地闪、云内特殊放电事件)探测和定位系统.采用闪电VLF/LF和VHF辐射信号同步联合分析的方式,采用时差定位技术,利用闪电波形匹配、脉冲匹配、时域相关和频谱分析等方法,实现对闪电辐射事件的三维探测.2007年主要开展了以下3个方面的工作:     

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.     

雷暴中双极性窄脉冲事件的位置与辐射强度

双极性窄脉冲事件（NBE）是一类特殊的大气放电现象,能产生强甚低频/低频（VLF/LF）和甚高频（VHF）辐射。为了探索NBE发生的气象环境和放电特性,选出重庆双频段闪电定位网络在一次雷暴过程中观测到的608次正极性NBE（简称正NBE）和82次负极性NBE（简称负NBE）,对比发生位置和辐射强度。结果表明:正NBE主要分布于7~15 km高度处,归一化到距离辐射源100 km处的VLF/LF电场变化峰值的平均值为13.4 V·m-1,平均VHF辐射功率为73.5 kW。负NBE主要发生在两个高度范围,72例负NBE分布于16~20 km高度,它们倾向于发生在30~35 dBZ回波顶高大于18 km的对流云顶及附近,其平均归一化VLF/LF电场变化峰值为42.7 V·m-1,平均VHF辐射功率为76.9 kW。10例负NBE分布于4~8 km高度,全部发生于对流核内部。其平均归一化的VLF/LF电场变化峰值为2.7 V·m-1,平均VHF辐射功率为18.2 kW。从统计结果看,在VLF/LF频段,上部负NBE的辐射强度普遍强于正NBE和下部负NBE;在VHF频段,上部负NBE的辐射强度与正NBE基本相当,大于下部负NBE;下部负NBE在两个频段的辐射通常弱于正NBE。     

西南地区双极性窄脉冲事件与雷达回波的关系

利用西南地区观测的6次产生双极性窄脉冲事件(Narrow Bipolar Events,NBEs)的雷暴个例,讨论了正、负极性NBEs与常规闪电、雷达回波所表征的雷暴强度的关系。6次雷暴均产生两种极性的NBEs,其中1次雷暴产生了较多的负极性NBEs,数量超过正极性NBEs。统计分析表明,NBEs与40dBZ回波体积(V40)表征的雷暴强度之间并没有类似常规闪电的正比例线性变化关系,大部分NBEs发生于V40的较大值范围内,在V40的低值区域较少发生。相比正极性NBEs,负极性NBEs更集中产生于雷暴对流发展强烈的阶段,产生较多负极性NBEs的雷暴对流发展也更为强烈。从空间分布结构上看,正极性NBEs出现在强对流核心的外围区域,负极性NBEs集中产生于强对流核的云顶附近。负极性NBEs的产生对雷暴发展的强度具有较好地指示作用。