广州高建筑物雷电观测与研究10年进展

作为中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)的重要组成部分,广州高建筑物雷电观测站(TOLOG)始建于2009年,迄今已积累数百次高建筑物雷电资料。对于雷电连接过程,高建筑物会起到“放大镜”的作用：TOLOG的观测在国际上首次发现了连接过程中负-正先导之间“头部-侧面”连接的现象,给出了先导连接行为的两种基本形态;揭示了负先导梯级发展过程的精细化结构,给出了下行先导和上行先导的二维/三维发展特征;估算了不同高度建筑物上雷电的闪击距离。高建筑物对雷电电磁场具有“放大器”的作用,且建筑物越高增强效应越显著。高建筑物是下行和上行闪电的“汇集点”：对下行闪电的吸引作用可保护高建筑物附近的其他物体免遭雷击;正地闪的回击、延续电流和云内放电过程均可在高建筑物上触发负极性上行闪电。另外,高建筑物区域可作为闪电监测系统的“标校场”,TOLOG的观测资料在地闪定位系统探测效率和定位精度的评估方面也得到了应用。     

猫岭—王家崴子金矿区伴生元素的分布特征

对猫岭—王家崴子金矿区矿石中伴生的微量元素研究表明，猫岭金矿的 As,Cd， B,Be,Sn,Bi,Pb,Sb明显偏高，其中 As,Cd,B高度富集， Bi,Sb,Sn,Be,Pb中度富集；王家崴子金矿 Pb,Cr,Cd,Zn,Be,Sn,Bi,As明显偏高，其中 Cd,Bi,As,Pb,Sn高度富集， Cu为中度富集。矿石中 As,Bi,B含量较高与赋矿围岩中该元素高的原始富集有关。岩矿显微鉴定和多种数理统计分析综合研究表明， Pb,Zn,Cu主要以方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和黝铜矿等独立矿物形式存在，部分呈类质同像形式分布于黄铁矿、毒砂等硫化物中。 As以毒砂形式存在，部分以类质同像形式存在于黄铁矿、雌黄铁矿、白铁矿和黝铜矿中； Sb,Bi以固溶体混入物形式分布于黄铁矿、毒砂和黝铜矿中； Sn,B以独立矿物形式赋存于黄铁矿、方铅矿和黝铜矿中； Cd与方铅矿和闪锌矿、黝铜矿有关；部分 Cr,Be,B与云母和粘土矿物有关。     

卫星地面站雷电直击效应防护设计探讨

卫星地面站雷电防护工程通常采用接闪杆作为天线主体的雷电直击效应防护措施,接闪杆的高度不仅影响其保护范围,而且影响其截闪概率。通过计算年预计雷击次数对截闪概率进行量化分析,结果表明,截闪概率近似与接闪杆高度平方成正比,采用过高的接闪杆将增大地面站遭受雷击电磁脉冲损坏的风险。为优化接闪杆设计,定义了保护体积的概念,并利用折线法与滚球法分别计算了三维立体空间内的保护范围。结果表明:接闪杆的保护范围与高度呈现非线性相关,当接闪杆超过一定高度(折线法超过30m,滚球法超过0.8倍滚球半径)后,对保护范围的影响十分有限;当接闪杆高度低于0.4倍滚球半径时,滚球法保护范围较大,反之则折线法保护范围较大。对接闪杆接闪瞬间周边的磁场强度分析结果表明,无屏蔽环境下地面站电子系统与接闪杆的常规距离远小于两者的理论安全距离,实际工程中难以通过增大接闪杆与卫星地面站的间距消除雷击电磁脉冲危害。为降低这一风险,卫星地面站直击雷防护应优先采用天线自带接闪杆的方式,条件不具备时也应尽量避免采用单支高大接闪杆,可选取适当的计算方法,采用多支较低接闪杆共同防护的方案。     

青藏高原闪电和降水气候特征及时空对应关系

基于1998—2013年的TRMM (tropical rainfall measuring mission) 数据,分析青藏高原闪电活动与降水气候特征及时空对应关系,结果表明:青藏高原 (简称高原) 的闪电活动中心在高原中部和东北部,中部最大闪电密度达到6.2 fl·km-2·a-1;但高原降水最活跃的区域是东南部,年降水量超过800 mm。闪电活动和降水随月份均呈现出先西进再东退的特征,但高原东北部强闪电活动区位置几乎不变化。在固定区域闪电和降水月变化具有一致性,活跃期出现在5—9月,呈单峰结构,除西部和东南部外,闪电与降水峰值月份吻合。结合TRMM降水特征 (简称PFs) 资料研究单个闪电表征降水量 (rainyield per flash,RPF) 的空间分布特征表明,闪电活动可以作为高原深对流的指示因子,而RPF可以有效表征深对流系统在整个降水系统中的比例。高原中西部和东北部深对流系统在整个降水系统中的比例最大,而在高原东南部最小,高原东南部的降水更多由暖云降水系统贡献。     

雷电滤波器

本文叙述了两种雷电滤波器的工作原理及其使用方法。     

保定地区雷电分布特征及短时预警模型分析

根据保定市近2002—2011年18个地面观测站的雷暴日资料,分析研究了保定市雷电活动的时空分布特点。在此基础上利用保定市11部大气电场监测仪组网实时监测数据,找出电场幅值和上升率两个预警因子确定预警阈值,建立保定雷电短时预警模型。通过对36个雷电样本进行检验：提前30分钟预警的准确率达到60%,前20分钟达到74%,提前10分钟达到88%。结果表明,随着时间临近其预警准确率明显提高,对雷电短时预警具有很好的参考价值。     

夏季雷州半岛强降水雨滴谱个例分析及降水与闪电相关性统计分析

利用2007年8月在雷州半岛观测雷暴获得的雨滴谱和地闪资料,重点分析了8月6日遂溪、湛江一次雷暴云降水个例的雨滴谱特征,对闪电特征与降水的相关性进行了统计分析。结果表明,遂溪站的雨滴谱谱型多为双峰或多峰型,而湛江站的雨滴谱谱型多呈单峰型分布;平均雨滴谱符合Gamma分布;雨强I10mm/h时发生地闪的频率较高,且发生地闪频率随着距测站的距离减少而增加;随着雨强的增大发生正地闪的概率明显增加;降水过程中的闪电频率和距离校准后闪电电流强度的相关性表明,地闪发生的距离越近,频率越高对应雨滴谱谱宽越宽和降水强度越大。     

洛阳地区雷暴活动规律和雷灾分析

利用洛阳市及9县10个观测站1966-2005年的雷暴观测资料,统计分析了洛阳地区雷暴活动时空分布特征,结果显示:洛阳地区雷暴时空分布很不均匀,栾川、嵩县、孟津偏多,宜阳、新安、汝阳偏少,南北多中部少;20世纪60年代中期到70年代雷暴日数偏多,80年代至今雷暴日数偏少,但从80年代开始,洛阳地区雷暴日数有缓慢上升的趋势,年际变化幅度大,季节性特点非常明显,集中出现在4-9月,而夏季雷暴日数接近全年的80%。洛阳地区雷击人员伤亡事件主要发生在农村,造成的财产损失主要在市区,近年来雷击次数及所造成的损失呈上升趋势。     

鲁中南一次暴雨过程的特征和成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°逐6h的再分析资料、GPS可降雨资料和地闪定位资料,对2013年7月4—5日山东中南部出现的暴雨到大暴雨天气过程的不同阶段特征和成因进行了分析,结果表明:本次暴雨过程是冷暖切变线所引发,暴雨的水汽源于南海;低空急流的强弱和水汽通量的大小呈正相关;暖切变线暴雨的雨强、影响范围和持续时间明显大于冷切变线暴雨;冷、暖切变线GPS可降雨量表现不同,前者短时间内增幅大,地面强降雨在峰值出现1h后发生,对地面降雨变化反映较敏感,后者强降雨出现前8h可降雨量快速上升,可降雨量峰值对应地面降雨大值,对地面降雨变化反映不敏感;冷切变线对流性更强,地闪频次为暖切变线降雨的2倍,正地闪频次为暖切变线降雨的1/2,负地闪频次为暖切变线降雨的2倍;降雨云团正、负地闪活跃程度呈反相位关系,正、负地闪的变化能很好地反映强降雨的变化;冷、暖切变线动力结构不同,前者物理量场从低层到高层向北倾斜,后者则为垂直分布;冷切变线上升运动区较暖切变线深厚。     

自然风景区雷电灾害风险评估方法研究

雷电灾害已日益成为影响人类经济社会发展的严重灾害之一。基于信息扩散理论建立雷电灾害风险评估模型,对江苏省2008—2019年雷电灾害事故进行分析计算。结果表明：江苏省雷电灾害事故多集中于320次·a^-1内,约1.9 a一遇,而发生880次·a^-1以上的概率较小,约38.2 a一次;人身伤亡风险主要集中在12人·a^-1内,约1.8 a一遇,大于30人·a^-1的伤亡次数则约14.1 a发生一次;经济损失风险值为650万元·a^-1的累积发生概率为58.62%,而2 250万元·a^-1的发生概率极低,仅为1.84%。定量化的计算分析数据可使人们对雷电灾害事故有更深入的了解,并为相关政府部门制定防灾减灾决策提供一定的科学依据。