雷暴云内电荷水平分布形式对闪电放电的影响

为了定量探究雷暴云内电荷水平分布形式对闪电类型和先导传播行为的影响,建立了典型雷暴云电荷结构模型,引入控制电荷水平分布的参数,利用改进的随机放电参数化方案,开展二维高分辨率模拟试验。结果表明:主正电荷区电荷水平分布不均匀且向中心聚集时,产生的闪电类型多为正地闪和正极性云闪,随着电荷水平分布趋于均匀,闪电类型转变为负地闪;主负电荷区电荷水平分布趋于均匀时,闪电类型由负地闪向正极性云闪再向正地闪转变;闪电先导传播特征有较大差异,电荷分布密集不均匀时,先导被束缚在电荷高密度中心,主要在电荷区内发展,当电荷分布单一均匀时,先导能穿出电荷区并水平延伸十几至二十多千米。分析两个电荷区之间的电位分布发现,电荷区电荷水平分布趋于均匀时,位势线向电荷密度中心集中,整个位势阱水平延展,闪电触发点的初始电位值有较大差异,有利于闪电类型和先导传播行为的改变。     

闪电发生的环境场特征及闪电活动的预报

利用2006—2015年6—8月章丘探空站逐日探空资料,计算了K指数、抬升指数、对流稳定度指数等6个环境参数,探讨了单个环境参数和多个环境参数组合与闪电活动的关系。结果表明：1）单个环境参数在一定数值范围内可作为闪电活动预报的指标,且较强的闪电活动更容易由大气的不稳定状态来预报;2）多个环境参数的组合可在一定程度上反映闪电活动的特征,闪电出现的概率随着达到大气不稳定临界值物理量参数个数的增多而增大,预报效果比单个参数更好;3）应用事件概率回归方法建立了闪电概率潜势预报方程,方程通过了α=0.01的显著性水平检验,通过检验和评估,闪电概率预报的TS评分达到78%,该方法的建立为闪电潜势预报提供了参考依据。     

基于雷达、卫星资料对河南省一次雷暴过程的地闪演变分析

利用地闪探测系统资料、多普勒雷达资料和卫星云图资料,分析了河南省一次雷暴过程的地闪特征及其与云体结构的关系,结果表明:在雷暴整个生命史中负地闪占据主导地位,占总地闪的99.5%;地闪平均强度与地闪频次存在负相关关系;初次地闪出现时雷暴强度迅速增强;40 d BZ强回波顶高、6 km高度50 dBZ强回波面积以及5 km高度之上50 dBZ强回波体积与地闪频次存在明显的正相关关系,在整个雷暴过程中的相关系数分别为0.80、0.91和0.93,而在雷暴不同发展阶段3种雷达参量与地闪频次的相关性有不同的变化趋势;地闪一般分布在6 km高度雷达回波≥40 dBZ、云顶亮温≤200 K的区域,有助于识别强对流区。     

泰山景区地闪分布特征及与海拔高度关系研究

我国因雷击造成的森林火灾和景区人员伤亡时有发生,近年来,泰山景区也多次发生雷击森林火灾和设备损坏等事故。为了有效地避免或降低雷击对泰山景区的危害,利用2007—2018 年山东省闪电定位系统监测的地闪资料,对泰山景区闪电活动特征及其与地形、海拔的相关性进行分析,从而为有效地开展防雷减灾服务及为地方政府部门决策提供技术支撑。 结果表明：虽然不同年份的落雷次数有所差别,但每年不同海拔高度落雷次数的分布特征比较一致,泰山景区年均地闪密度为1.82 次?km-2?a-1,地闪密度较高的区域集中在主峰和主峰西北方4 ～7 km附近山顶区域;地闪活动的季节性分布特征明显,夏季（6—8月）地闪次数约占全年总地闪次数的86.86%,海拔900 m以下落雷次数较多;日落雷次数的高峰时段为14:00—20:00,落区集中在200～800 m之间;正闪强度均值随海拔升高波动较大,负闪强度随海拔的变化较小;地闪密度随海拔升高呈现上升趋势,海拔高度＜800 m的区域地闪密度随海拔增加呈缓慢上升的趋势,海拔高度＞1 000 m的区域地闪密度随海拔增加呈明显上升的趋势,同时发现随海拔高度的增加地闪密度和陡度呈现增大和增高的趋势,800 m以上尤其明显,可见泰山景区地闪密度与陡度和海拔高度呈现较好的正相关性。     

北京地区闪电活动及其与强对流天气的关系

利用单站闪电定位系统Ｍ－ＬＤＡＲＳ监测１９９５～１９９７年夏季北京地区的闪电话动,分析结果表明,闪电频数的日变化与强对流天气发生有一定对应关系,不同类型的天气过程,如冰雹,暴雨发生时,闪电中地闪和云闪的比例有明显的差异,其中地闪中正,负闪和云闪中正,负闪的比例呈现一定的规律性。     

青藏高原那曲地区地闪与雷达参量关系

基于2014—2015年5—9月西藏那曲地区多普勒天气雷达数据,结合地闪观测数据,识别雷暴单体样本,统计分析了地闪位置附近的雷达回波分布特征,并研究了高原雷暴的雷达参量与地闪频次的相关关系。结果表明:那曲地区地闪发生位置附近的雷达最大反射率因子呈正态分布,峰值分布区间集中于34~41 dBZ。发生地闪位置附近的20 dBZ回波顶主要集中于11~15 km高度,30 dBZ回波顶高分布的峰值区间则为8.5~12 km。分析表明:表征局地雷暴对流发展强度的雷达参量与地闪频次之间一对一的相关关系较差,但相关性随地闪频次增加而增强。基于雷达参量分段统计得到的对应分段平均地闪频次与雷达参量之间表现出较强相关关系,体现了宏观上闪电活动强度与雷暴发展强度之间的正向关系。其中,基于原始数值进行区间划分的强回波（组合反射率因子不小于30 dBZ）面积与平均地闪频次的线性相关系数达0.75,基于对数数值区间划分的7~11 km累积可降冰含量的对数值和地闪频次的线性相关系数达0.95。文中对比了多个雷达参量和地闪频次线性拟合与幂函数拟合结果,整体上幂函数拟合略好于线性拟合。     

Progresses in the Atmospheric Electricity Researches in China during 2006--2010

Atmospheric electricity is composed of a wide range of electric phenomena in the troposphere, strato- sphere, and even lower ionosphere. Research progress on atmospheric electricity in the past 5 years in China are briefly reviewed here. This research area has been greatly expanded through rocket-triggered lightning experiments and the increased use of high spatio-temporal resolution techniques for the detection and location of lightning. The main results described in this review are summarized in the following five aspects:(1) processes and parameters inferred from rocket-triggered lightning, (2) lightning physics and effects (observations and theoretical study), (3) lightning activities associated with different thunderstorms, (4) charge structure of thunderstorms (observations and simulation), and (5) the VHF/UHF lightning location techniques and discharge channel mapping.     

CINRAD雷达站防雷设计改进及其科学依据

新一代多普勒天气雷达多布点在城郊的山头上,站址地质导电率低,雷达塔楼用钢筋混泥土代替钢架结构,防雷措施至关重要。早期建设的CINRAD/SA的防雷设计沿用美国WSR-88D雷达的单针方案,导致多次遭雷击故障。分析广州雷达多次遭雷击故障及当时天气背景,参考美国WSR-88D防雷评估报告,用理论结合实际的方法分析CINRAD/SA的防雷设计改进。得出以下结论,CINRAD雷达站防雷设计不适宜简单沿用WSR-88D雷达的单针方案,需要在天线罩四周增加3～4根避雷针,设备房还有必要增加金属屏蔽网连到防雷地网,形成不漏过任何细节的桶状保护网。     

两次对流过程雷电预报的误差分析及思考

2014年6月17日和19日午后鄂西山地先后发生了两次对流过程，雷达回波出现了40 dBz以上的对流特征，最强回波中心超过60 dBz，全闪定位系统监测仅零星云闪，没有出现地闪。本文利用雷达、闪电、逐分钟地面观测等资料，对两次对流过程雷电预报的误差进行了分析，总结两种不同起电机制的对流概念模型。分析表明：（1）两次对流过程是在不同环流形势下发生的，午后热力条件是对流产生的直接影响因子，地面风场和温度场引起的中尺度扰动特征明显，动力和水汽条件偏弱。（2）对流尺度较小，呈直立状且结构松散，对流内部上升气流和环境场垂直风切变偏弱，-20 ℃高度以上≥40 dBz回波所占比例较小，起电条件弱，这种类型的对流不利于电荷累积产生闪电。（3）在雷电预报过程中，雷达反射率强的对流并不意味着闪电发生概率大，判断对流过程中是否出现闪电，不仅要考虑环境条件，强的反射率必须超过0℃层等温线且持续时间较长、回波形态结构和≥40 dBz回波在-20 ℃高度以上的比例和维持时间是决定能否产生闪电的重要预警预报因子。     

衡水湖湿地景区雷电灾害区域风险评估研究

根据衡水市1972—2013年雷暴日资料、2009—2020年闪电定位数据及衡水湖湿地景区实地勘查资料，选取评估区域面积、评估景区级别、地形地貌和区域防雷安全管理等18个评估指标，采用层次分析法确定各评估指标的权重比，建立湿地景区雷电灾害区域风险评估模型，对衡水湖景区开展雷电灾害区域风险评估研究。结果表明：除闾里古镇区域风险等级为中等外，其他4个区域风险等级均为较高风险；影响其风险值的主要指标为土壤电阻率、地形地貌、相对高度、人员密度、材料结构、区域雷电防护水平和区域防雷安全管理；找出了衡水湖景区的雷灾易发区、隐患点和防雷措施薄弱环节，有助于更加科学地防雷减灾。