深圳市闪电定位资料误差分析及其优化

利用场地误差优化模式对深圳地区的地闪定位资料进行优化处理。首先对深圳市闪电定位系统进行简单介绍,然后利用改进的传输线模式对真实地表环境下的闪电辐射电磁场进行计算,以分析深圳市闪电定位系统的场地误差,最后基于定位误差和场地误差模式对闪电定位数据进行定位误差订正。结果表明不同方位角上的不规则地形对继后回击电磁场波形具有不同影响,随着表征地形粗糙程度的高度均方根的增加,电场的峰值下降,波形的上升沿时间增加。同时,电场波形上升沿时间也会随着方位角的变化而变化,这可能会给时间到达法的定位带来一定误差。为了验证该算法的合理性,对该系统覆盖的区域进行了闪电定位数据优化精度的时空分布分析和评估。结果表明这种优化方案是可行的、可靠的,优化后的闪电定位精度明显提高。     

一次具有对流合并现象的强飑线系统的闪电活动特征及其与动力场的关系

受东北冷涡与副热带高压西北部暖湿气流影响,2015年7月27日北京地区爆发了一次具有明显对流单体合并特征的强飑线灾害性强对流天气过程。利用北京闪电定位网（BLNet）总闪定位、多普勒雷达和探空资料等,详细分析了此次飑线过程整个生命史期间不同对流区的总闪活动特征。结果表明,整个飑线过程以云闪为主,地闪活动以负地闪为主;对流单体合并时云闪数量激增,飑线过程后期正地闪比例跃增。93%的闪电主要分布在距对流线10 km范围内,层云区闪电较少;层云区的闪电电荷来源主要是由对流区的电荷经过过渡区输送而来,正地闪更易发生在过渡区和层云区。对流合并过程中有大量的水汽集中,垂直积分液态含水量（VIL）峰值超前闪电峰值24 min。利用变分多普勒雷达分析系统（VDRAS）对这次过程的三维风场进了反演,据此对单体合并期间闪电增强的动力原因进行了研究。根据VDRAS反演的动力场来看,对流云单体合并主要发生在低层辐合区内,合并后上升运动加强,上升气流范围变大,闪电活动显著增强,并主要发生在具有较强垂直风切变的区域,少部分闪电发生在对流区后部开始出现下沉气流的区域。     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

青海高原闪电特征分析

本分析了青海高原1999-2001年夏季XDD03A型雷电定位仪系统所取得的时实资料，得出青海高原夏季闪电的时空分布，以及高原地区不同对流云强度时信号的闪电特征，进一步分析了冰雹云和雷雨云中闪电特征的不同点，通过近几年取得的最新资料对青海高原闪电做了细致的统计及研究，得出适应于青海高原人工防雹作业指挥中，利用XDD03A型雷电探测仪作为识别高原雷雨云及冰雹云的指标。以充分利用这种简便、经济实用的方法指挥没有雷达等观测设备的偏僻山区的防雹作业。     

中国地区闪电和对流层上部NOx的时空分布特征及其相关性分析

为了解闪电对对流层上部NO_x的贡献,本文利用美国全球水资源和气候中心（GHRC）提供的1995年4月~2005年12月的闪电卫星格点资料及高层大气研究卫星 (UARS) 上的卤素掩星试验装置 (HALOE) 1991年10 月~2005 年11月的观测资料,分析了中国地区闪电与对流层上部NO_x体积混合比的时空分布特征及两者的相关性.结果表明:中国地区闪电和对流层上部的NO_x在季节分布、年际分布和空间分布上保持很好的一致性,闪电是对流层上部NO_x的重要来源;NO极值高度在350 hPa左右,云闪直接产生的NO是极值产生的主要原因,NO₂的极值高度在250 hPa左右,因为闪电产生的NO在传输过程中会被氧化成NO₂并通过雷暴的垂直输送作用抬升到更高高度;强对流活动有利于NO_x的传输,而人类活动产生的NO_x一般较难输送到对流层上部,因此闪电多发区的NO_x极值较大,所在的高度也较高.     

微秒时间尺度脉冲活动是K过程的一个必要特征吗?

为了澄清微秒时间尺度脉冲活动是否属于K过程的一个必要特征,分析了16次地闪和12次云闪后期对应电场K变化期间的VLF/LF(磁场)脉冲活动和VHF辐射特征。结果显示,微秒时间尺度脉冲活动是K过程的一个必要特征:(1)绝大多数K过程其VLF/LF脉冲活动表现为一个密集的小幅度脉冲簇,脉冲间隔从几微秒到十几微秒不等,其幅度比同期地闪回击幅度弱一个数量级,偶尔上面叠加了与地闪回击幅度可以比拟的大脉冲;(2)另有一部分K过程VLF/LF脉冲活动则类似于地闪或者云闪初始击穿过程的大双极性脉冲列。K过程同时伴随了准连续的Q噪声形态和分立脉冲形态的VHF辐射,这些VHF辐射倾向于与VLF/LF脉冲活动同时在K阶梯电场变化一开始即启动并伴随着K阶梯电场变化,但是二者之间并不存在固定的强度对应关系。K过程放电期间,这些VLF/LF脉冲源的入射方位演变特征表明,它们产生于一个云内不断扩展的源。K过程微秒时间尺度脉冲活动和VHF辐射特征以及它们与K变化之间的时间对应关系支持K过程是云内流光过程的结论。     

上海市两套闪电定位系统探测能力对比分析

为综合评价上海市两套闪电定位系统(Vaisala和Earth Network Total Lightning System)对上海及周边地区地闪的探测能力,利用2015 2016年两套闪电定位系统数据,从地闪数据量、雷电强度、时空分布、空间匹配度和定位精度等多个方面展开对比。结果表明,在上海市范围内相同时间段内Vaisala探测到的地闪频次稳定大于Entls的,但在上海市区域外则相反。两套系统探测到地闪雷电流强度呈单峰分布,以10~20 k A区间内的雷电居多。从数据空间匹配度来看,上海北部地区及杭州湾南岸,Entls相对Vaisala地闪探测的匹配度达70%以上,在上海市范围内该匹配度降至20%左右。两套系统探测到的地闪定位误差大部分集中在5 km以内,且以0~2 km为主。雷暴过程中两套系统探测的地闪随时间变化趋势较为一致,且与雷达回波有一定的匹配度。因此,两套系统都能实现对上海及周边地区地闪的探测,但由于设备型号、探测技术和自身误差等方面的差异,数据量上有差异,需要长时间积累数据进行对比分析,才能更好地利用数据,为防雷减灾服务。     

中国对流层NOx垂直柱总量分布特征及其与闪电活动的相关性分析

闪电放电过程发出很强的光辐射,促进了光化学反应的进行,加快了NO_x向上的垂直输送,造成对流层上部NO_x的增加。闪电生成氮氧化物(LNO_x)是对流层上部NO_x(NO和NO_2)的主要来源,影响了对流层和平流层大气成分的垂直分布。本文利用2005—2013年TRMM卫星LIS传感器闪电密度和Aura卫星OMI传感器对流层NO_2垂直柱总量遥感观测数据,分析了中国地区对流层NO_2柱总量时空分布特征及其与闪电活动的相关性。发现,青藏高原地区对流层NO_2柱总量与闪电密度变化特征一致,表现为夏季高,冬季低,该地区LNO_x估算值约为339mol/次。基于LNO_x估算值分析中国不同地区LNO_x/NO_x百分比分布特征,发现,青藏高原地区春季和夏季LNO_x/NO_x较高,约为20%~60%,秋季和冬季低于20%;与之相比,NO_x排放较为严重的四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲等地区普遍低于20%,中国地区LNO_x/NO_x百分比平均值低于10%。由此得出结论,LNO_x是青藏高原地区NO_x的主要排放源,人口密集和工业程度较高的四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲地区NO_x主要来自于其它排放源。研究结果揭示了中国地区对流层NO_x柱总量分布特征及其与闪电活动的关系,对于研究闪电过程对于氮氧化物生成量的影响有重要意义。     

山地环境雷电活动特征分析——以三清山为例

三清山是世界自然遗产和世界级地质公园,旅游景区的客流量非常大,因而三清山的雷电监测预警工作尤为重要。为此,本文截取了三清山地闪数据,以1km~2网格为基本单元,得到各单元内2011~2015年期间的全部地闪频次、极性、强度等数值,来分析三清山雷电活动特征及地形对雷电活动的影响。研究表明:(1)2011~2015年的四个季节中,三清山正闪电比例大部分要高于江西省的正闪电比例值,其中冬季正地闪比例最高,春季次之。(2)三清山6~8月雷暴活动最为活跃,落雷密度极大值中心随着月份推移,其移动规律:北部→南部→最南部→北部。三清山落雷密度分布不均匀,整体呈“南高北低”的趋势。(3)落雷密度在海拔800m以下,随海拔的上升而减小,800m以上,随海拔上升整体上表现出明显的增长趋势。雷电流平均强度在1000m以下随海拔变化未表现出明显规律,而在1000m以上,雷电流强度随海拔上升逐渐增强,呈现明显的正相关性,其相关系数R达到0.9253。      

从空间探测闪电的综述

从空间探测闪电 30多年的历史看 ,一些卫星闪电遥感仪器已提供了许多极有价值的资料 ,例如 ,闪电全球范围内发生的频率 ,其随纬度和季节的变化以及日变化 ,超级闪电的发生等等。这些资料在雷电灾害预警预防、强对流天气监测、某些军事目标的识别等业务和科研工作中得到了应用。本文是关于空间探测闪电的一个综述 ,主要介绍过去 35a一些星载闪电光学探测器 ,并给出由这些仪器观测资料分析所得到的一些重要结果。最后 ,对发展中国星载闪电探测器提出几点建议。