一次雹暴的闪电特征和电荷结构演变研究

综合利用SAFIR3000三维闪电定位系统的全闪定位资料与雷达结合对2005年5月31日发生于北京的一次冰雹过程的闪电活动和电荷结构演变特征进行了综合分析.结果表明:该雷暴的闪电活动有两次活跃期,第一个活跃期产生了降雹,降雹结束后,闪电活动突然减少,之后的活跃期产生了更多的闪电,其中一部分处于云砧区.闪电活动峰值超前降雹5 min左右,闪电活动中的地闪仅占6.16%,但正地闪占总地闪的比例达20%,且降雹前的正地闪比例较降雹后要高·降雹发生后,正地闪很少发生.降雹阶段,参与放电的主要电荷区表现为反极性结构,-40℃左右区域为参与放电的主负电荷区,-15℃左右区域为参与放电的主正电荷区,在正电荷区之下,短暂存在一个较弱的负电荷区.降雹结束后,电荷结构经历了持续的快速调整过程,在第2次闪电活跃期,参与放电的主要区域表现为正常的三极性结构,即上正-中负-下正,受西风气流的影响,此三极性结构出现倾斜.动力和微物理过程的分析表明,闪电活动和电荷结构的特征与雷暴云内的动力、微物理过程紧密相关.文中对反极性电荷结构形成的可能机理进行了讨论,并且认为,具有强烈上升气流的灾害性天气可能更易形成反三极性的电荷结构,并在下部两个电衙区的作用下产生较多的正地闪.     

江西一次强风暴天气过程闪电参量特征分析

利用闪电探测资料和多普勒天气雷达资料,对2003年4月12日发生在江西境内的1次强风暴天气过程的闪电参量特征进行分析和计算.结果表明,闪电强度、闪电陡度、闪电电荷变化趋势基本相同,并呈多峰型变化,出现峰值时间比降雹时间早18 min;闪电强度、闪电陡度、闪电电荷、闪电能量的平均值分别为-838.4 kA、-1 163.8 kA/μs、-34.2 c、653.1×103 J,最大值分别为-3 387.2 kA、-4 802.2 kA/μs、-86.9 C、2 390.5×103 J.回波参量与闪电参量回归分析结果表明,顶高≥14.0 km回波面积最大值出现时间比降雹时间迟24 min;强度≥40.0 dBz回波面积最大值和垂直积分液态含水量≥40.0 kg/m2回波面积、面水量最大值出现时间比降雹时间早18 min.研究认为,闪电参量变化对强风暴、冰雹和强对流云降水天气的预警预报,具有指示性作用.     

人工观测与闪电定位探测雷暴日资料的对比分析

在对比分析人工观测雷暴日资料与闪电定位探测雷暴日资料的基础上,揭示了造成2种资料不一致的原因,并提出了应用闪电定位探测雷暴日资料时应注意的问题。研究结果认为,随着器测资料的积累。可提供1个客观的雷暴日分布场,从而改变人们对雷电分布的固有看法,以消除人工观测资料受多种因素影响而不够客观的局限。     

舟山群岛雷电活动的特征分析

本文利用舟山市所属定海基准站、嵊泗基本站的气象观测资料,结合舟山群岛的地理特点,对雷电活动重要参量:如雷暴日数、闪电日数、雷暴时数、首次雷暴方向等进行统计分析,得出年雷电活动日数,逐月平均雷电活动日数,以及逐时雷暴时数等数据,并根据IEEE推荐的经验公式,计算地闪密度,发现舟山群岛每年7月雷电活动最为频繁,晚上20-21时达到全天雷电活动的最高峰,年平均雷暴日数明显小于大陆邻近地区等特征,所得结果对雷电预警有重要意义.最后,针对单纯利用气象观测资料分析雷电所存在的局限性,指出舟山群岛雷电特征的进一步研究方向.     

雷暴过程中闪电产生N0x的地面观测研究

利用NOx分析仪和大气平均电场仪在青海省大通县对雷暴天气过程中自然闪电产生的NOx进行了地面观测.分析结果表明 在晴天稳定大气条件下, 全天NOx的平均体积混合比相对比较平稳, 观测值虽然比理想中的干净背景大气条件下的地面值要大一些, 但比污染大气中的值小许多; 在雷暴天气中, 闪电次数与NOx的平均体积混合比峰值个数相同, 且峰值由闪电产生.闪电产生的NOx的平均体积混合比峰值在出现时间上比闪电有一定的滞后.雷暴过程中各次闪电产生NOx的传输时间序列变化, 可用二次多项式进行拟合, 且相关系数较高, 传输时间和传输距离之间不存在严格的线性关系.高、低能量闪电的能量域值为12～13×106J, 高、低能量的闪电是间隔发生的, 且随着时间的推移间隔增大.     

基于WRF模式对华北一次飑线过程中雷电活动的间接和直接模拟研究

将非感应起电机制和放电参数化方案耦合到WRF模式的Morrison双参数微物理方案中,并在模式中引入了闪电潜势指数LPI,在此基础上模拟了2009年6月16日华北一次飑线过程,讨论模式对闪电活动再现能力。模拟结果显示,模式能够较好地再现雷达回波和降水分布特征,说明模式对此次飑线过程的宏观和微观特征具有一定的模拟能力。利用计算闪电潜势指数LPI的间接模拟,能够指示出大致的闪电分布特征,但闪电潜势指数LPI分布范围明显大于实际闪电落区;而通过耦合电过程的WRF模式直接输出闪电密度的直接模拟,模拟结果与实际闪电密度分布的对应关系较好,但由于模式中输出的闪电密度为总闪电密度,与观测地闪密度资料相比,模拟的闪电密度偏大。     

基于人工触发闪电的开关型SPD性能试验

基于火箭人工引雷,对安装于低压架空配电线路上的开关型SPD进行性能试验。试验中发现,人工触发闪电的初始连续电流过程和回击过程在低压架空线路上感应出的正、负极性过电压在数值上相当,M过程感应出的正、负极性过电压在数值上差异较大,其中回击过程感应过电压幅值最大,均为10.23 kV。对应初始连续电流过程、回击过程和M过程,开关型SPD动作呈现出明显的点火、电弧、熄弧等过程,泄放雷电流的残压持续时间达毫秒量级。回击过程对应的SPD动作过程中存在明显的工频续流,M过程由于电流和能量都相对较小,工频续流过程不明显。雷击电磁脉冲在架空线路上耦合引起的过电流波的波前时间和波尾时间较实验室采用的8/20μs模拟雷电感应波的波前时间和波尾时间大很多倍,其对SPD的考验更残酷。     

基于线支持区域的闪电通道识别算法

提出了一种基于线支持区域的闪电通道识别算法 (LLSR),该算法首先应用对比度拉伸和高斯匹配滤波方法对闪电通道图像进行预处理,以增强闪电通道的对比度;然后自动检测出包含闪电通道的线支持区域,并用最小外接矩形包含这些区域;最后在各个矩形区域内分别使用最大类间方差Otsu阈值法进行分割,得到闪电通道识别结果。试验结果表明:LLSR具有良好的局部特性和自适应性,它不仅能自动提取低对比度闪电图像的通道,还能自动提取具有复杂背景闪电图像的通道,自动提取结果在视觉上与人眼观测结果一致。且定量评估结果表明:LLSR相比传统算法具有更好的分割精度。     

天气雷达VIL产品的算法设计及应用

介绍云体中在垂直方向上液态水总量（VIL）的水平分布的数值图像产品,及天气雷达物理量产品中VIL产品的理论计算模式,通过VB6．0软件编写相应的算法,实现VIL的彩色显示,放大等功能。分析了VIL值产生误差的几种原因。最后通过一次典型天气过程进行检测,结合阳江新一代天气雷达2007年的资料,将实时运算结果应用于阳江地区强对流天气的预警预报服务中。结果表明VIL产品对强对流天气的预警预报服务工作有很好的辅助作用。     

闪电定位资料分析

对江苏省电力部门和安徽省气象部门的闪电定位资料分析结果表明,两个部门资料中闪电在时间变化和空间分布特征上都比较一致。在分析安徽省气象部门闪电资料时发现,无论是正闪还是负闪,电流峰值都主要集中在0-60kA。