泰山和西双版纳两地雷暴电场特征分析

为了找出雷暴活动过程中地面大气电场的特征,利用泰山和西双版纳两地积累的大气电场资料,讨论了雷暴过程中大气电场正负跳变的形成原因.通过对大气电场资料的统计分析,给出了雷暴活动期间大气电场的均值分布情况及大气电场的波动范围.并对比分析了泰山和西双版纳两地雷暴活动过程中大气电场变化的共同点及不同之处.分析了两地的雷暴时段分布特征,给出了雷暴在一天当中活动的时段分布情况,并讨论了形成这种分布的原因.对两地雷暴电场特征的分析揭示了两地雷暴过程的时段分布、强度变化及闪电发生时间间隔等规律,可为雷电预警预报工作提供指导.     

基于EEMD分解的电场时序差分在雷电预警中的可行性分析

为了解决大气电场数据预报雷暴虚警率高的问题,将集成经验模态分解(EEMD)方法和二阶差分法结合应用于大气电场资料的分析,提出了一种雷电预警分析方法。该方法先用EEMD分解出晴天天气和雷暴天气大气电场的不同时间尺度变化分量,然后对包含雷电信号的高频模态分量IMF1(本征模态函数)进行二阶差分分析。晴天无雷暴发生时,地面大气电场的差分值集中在-0.5~0.5 k V/m3之间;雷暴过程中,差分大气电场出现剧烈变化,雷暴发生前,IMF1二阶差分量的增幅会明显变大,所对应的电场频率在0.016 5~0.045 5 Hz之间跳跃。经过仿真试验,结合雷达回波资料进行验证,得到雷电探测概率(probability of detection,POD)为85.1%,预警平均时间为30.2 min。     

大气电场仪观测数据的海拔校正及联网

为了提高电场联网数据的一致性,扩大雷暴监测范围,讨论了海拔对电场数据的影响及联网算法存在的问题,提出了一种大气电场数据的海拔校正方法。采用克里格法对2010年南京地区6~8月的电场数据进行联网实验,结合雷达回波资料,对双单体雷暴过程进行综合分析。结果表明,海拔校正方法能有效地修正电场数据,有助于提高大气电场仪的雷暴监测能力。由于各雷暴发展程度不同,雷暴云电荷结构存在差异,导致雷暴回波强度与电场分布不一致,甚至会出现互换的情况。     

雷暴天气下建筑物对大气电场测量的影响

针对雷雨天气下大气电场仪测量值受周边地物影响的问题,根据一次过顶雷暴的探空资料,利用综合工程软件模拟雷暴云的电场值及雷暴云在建筑物上方时地面大气电场的分布情况。分别考虑建筑物的底面形状、高度和材料对大气电场测量的影响,并将影响距离和遮蔽仰角作为影响大气电场测量的判别指标。实验表明:模拟空中电场值的分布与实测值结果基本一致;建筑物形状诸要素中底面积和夹角为2个主要影响因素,影响距离随底面积增加而变大;遮蔽仰角和影响距离均随建筑物高度的增加而增大;建筑物材料的差别对大气电场分布的影响较小;当距离超过一定值时,建筑物对大气电场测量的影响可忽略不计。     

高原山区地形对雷暴云地面电场影响规律的数值模拟

为了在高原山区有效利用雷暴临近阶段的地面电场数据实现雷电的精准预警，搭建了典型雷暴云和基本山体模型，并结合高程数据模拟了真实高原山区地形，然后通过有限元方法研究了高原山区地形对雷暴云产生的地面电场分布特点和演变趋势的影响规律。结果表明：基本山体表面的雷暴云电场会发生畸变，畸变程度与山体形态和观测位置有一定关系；真实地形表面的雷暴云电场分布因为地貌的高低不平出现起伏波动，但整体趋势与平坦地面情况下基本一致；雷暴云临近观测点时近地电场的演变过程呈现先大幅上升再小幅下降的规律，但观测点地形特征会影响电场变化幅度。     

贵阳机场一次云贵静止锋雾的诊断分析

利用常规气象资料、贵阳机场例行天气报告、特殊天气报告和自动观测系统等资料,对贵阳机场2016年11月17日的一次云贵静止锋雾进行诊断分析.结果表明:低层切变线、云贵静止锋是造成此次锋面雾生成的主要系统;锋面雾发生时,地面及锋区附近风速较小,逆温层接地,近地面和低层水汽条件较好,垂直湿层较厚,大气处于饱和状态;近地面湿度降低,地面及锋区附近风速加大,以及逆温层抬升可预报锋面雾的消散;此次锋面雾发生在云贵静止锋减弱阶段,且出现在锋面暖区一侧,雾发生时锋区斜压性增强,雾发生后锋区斜压性减弱.     

LHAASO实验中宇宙线次级粒子特性的模拟研究

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)位于四川稻城海子山,海拔约4400 m,该实验采用多种手段,对进入大气层的宇宙线粒子进行精确的复合测量.高海拔区域,雷暴天气频繁,广延大气簇射中宇宙线次级粒子的数目、方向和能量都会受到雷暴电场的影响.本文利用Monte Carlo方法,模拟了宇宙线原初粒子进入大气层后的广延大气簇射过程,研究了次级粒子中光子、电子、μ子的纵向分布、横向分布和能量分布.结果表明,在LHAASO探测面,电子的数目比μ子多2～3倍、μ子横向分布范围比电子宽广、μ子的能量比电子大.若在雷暴期间,大气电场对电子(质量小、数目多)的影响将会更加明显.本工作对研究雷暴电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机制具有重要意义,同时为理解地面实验的观测现象提供有用信息.     

云南中部一次雷暴过程的多普勒雷达和电场特征分析

利用闪电定位系统、大气电场仪和多普勒雷达等多种探测资料,对2009年7月20日导致云南省中部地区发生5起雷电灾害事故的1次雷暴过程进行了分析.结果表明:在雷暴天气过程中,无论是大气电场仪范围内还是雷达回波内的地闪都是以负地闪占绝对主导地位;雷暴期间电场值在-12.540～13.907 kV/m之间剧烈变化,且不断向正向或负向突变;负地闪主要发生在强回波区,对应着径向速度场上的逆风区,成熟阶段增加的正地闪分散地出现在弱回波区中;整个雷暴过程中-10℃层回波强度维持在40 dBz以上,-20℃层回波强度在35 dBz以上,-10℃层和-20℃层雷达回波强度的每一次跳跃变化都对应着地闪频数的跳跃发展,且总在地闪频数变化之前11～30 min;回波顶高均大于9 km,地闪最密集时段,回波顶高保持在14 km左右.     

利用地面大气电场和雷达资料进行雷电临近预报方法

 根据雷暴云电场特征,结合雷达等观测资料,本文提出一个利用电场幅值阈值和差分阈值方法,为进行电场测站的首次地闪的雷电临近预报方法。该方法首先判断电场是否达到设定的幅值阈值或者差分阈值。如果电场达设定阈值,认为此时测站周围云中电荷量较大,发生闪电的概率也较大,进而判断该时刻之前的雷达资料是否达到设定的阈值。如果雷达资料达到设定的阈值则发出预警;如果未达要求则继续查看下一体扫的雷达情况,直到发出预警或者电场阈值取消为止。利用此方法对2009年南京周边观测区7个站点数据进行预警检验,得到其探测概率约为80%,平均预警时间约为14min。同时,本文尝试用该预报方法对雷暴云移过测区的整个过程进行区域性雷电临近预报。结果发现区域雷电预警可以直观呈现雷暴云和闪电发生发展情况,对发生闪电潜在区域也能够直观判断,并收到较好的预警效果。区域预警不仅能实现对一个地区的监测预警,而且能对雷暴云的整个过程进行监测预警,具有单站电场所没有的优势。     

大气电场仪联网数据一致性及预警方式的改进

为了实现大气电场仪的联网,分析了联网中存在的问题,主要包括单站预警方式、数据一致性以及联网算法上存在的问题.对于单站预警方式提出了改进的办法,可在单一应用预警值的基础上,增加电场跳变检测.分析了各站点数据一致性对预警网络的影响,结果显示,地面物会引起大气电场畸变,安装环境对电场仪数值影响很大.提出了解决数据一致性的途径.指出了利用电场计算电荷中心位置等雷暴参数存在的问题,给出了简化的解决方式.     

绵阳机场雷暴概率预报研究

本文对于2001～2005年的5～8月期间的昼间(北京时08：00～20：00时)在绵阳机场出现的雷暴天气，将雷暴发生前12 h内和雷暴发生当时的地面天气形势和高空天气形势进行统计表明：绵阳机场周围的中低空都有槽线或切变线存在；地面气压场主要为匀形场、冷锋、低涡和鞍型场4种型式.针对不同的地面型式，采用多元线性回归和逐步回归的统计回归分析方法，建立雷暴概率估计方程.从而找出了不同型式下，影响雷暴发生的关键因子和预报的着眼点，为当地雷暴的概率预报提供了依据.     

贵阳机场一次低云天气的诊断分析

对贵阳机场2010年2月27日一次低云天气过程进行各物理量的诊断分析.结果表明:昆明静止锋是造成此次低云的主要影响系统;充沛的水汽、冷却过程和弱上升运动是此次低云形成必要条件;此次低云的形成伴随着低层弱冷温度平流的出现.因此通过诊断分析所得到的低云发生环境和气象要素条件,可对预报贵阳机场低云的发生有一定的参考价值.     

2017年抚州市一次飑线天气诊断分析

基于常规天气图、地面自动站和多普勒雷达等资料,对2017年6月5日抚州市一次飑线过程的地面气象要素、环流形势以及天气尺度、不稳定能量、雷达回波演变特征等进行分析。分析表明:此次过程在中高纬度“两槽一脊”的环流形势下,中低层西南急流的形成促成了大气对流不稳定,地面辐合线是强对流天气发生的触发机制。飑线过境时温、压、湿等气象要素发生了剧烈变化。飑线形成之前,低层增温、增湿为强对流天气发生累积的不稳定能量起到促进的作用。快速东移的弓形回波带、在回波所经之地易出现雷暴大风天气;径向速度图上大片负的速度区前沿出现速度模糊,表明地面雷暴大风即将出现,这种速度场特征对抚州雷暴大风预警预报有指示作用。     

贵阳机场低空风切变的气候特征分析

利用贵阳机场航空器报告、常规资料等对贵阳机场低空风切变的气候特征及其环流背景进行统计分析,同时对低空风切变发生前及发生时的风场特征进行分析,得到如下结论:贵阳机场低空风切变主要发生在冬末和春季,3月和8月出现次数较多;一天中,低空风切变主要发生在上午10时以后,午后发生低空风切变的频率较高;其发生的环流背景分为冷锋型、高压后部型和热低压型,主要发生在冷锋型环流背景下.从风场特征来看,地面南风和北风均会产生低空风切变,但北风条件下出现频率较高;低空风切变发生时边界层风均为南风,且风速较大.冷锋型低空风切变发生前地面风常伴随南风转北风的转风过程,但低空风切变发生在风向完全转成北风后.高压后部型和热低压型低空风切变发生前后地面风均为较大南风.     

昆明“2016.4.19”雷暴大风天气过程的中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、昆明多普勒天气雷达和地面加密自动站资料,分析2016年4月19日傍晚出现在昆明地区的雷暴大风天气过程的中尺度特征.结果表明:弱南支槽与切变线配合,高低空急流耦合作用及动量下传共同造成了此次地面雷暴大风天气;层结不稳定,地面辐合线等为其提供了良好的环境条件.本次为飑线过程,存在后侧弱回波区,明显的速度模糊,低层速度大值区、高层辐散、低层辐合、"牛眼"型结构及深厚的中层径向辐合(MARC)等特征,均对提前预报预警地面大风有很好的指示性.地面大风与飑线、地面中尺度辐合线和辐散区密切相关,根据地面辐合线可提前1 h左右预警飑线.     

大气电场资料与雷达回波融合的一种方法

为了增强对雷电的探测和预警能力,讨论了大气电场与雷电、雷达回波与雷电之间的内在联系,介绍了雷电探测的原理和方法.大气电场资料如何预警雷电的发生,通过串口通信将大气电场仪的大气电场数据读入天气雷达数据处理终端,采用了图像融合技术与网格技术,将大气电场资料与雷达回波进行了融合,实现了大气电场和雷达回波两种资料的融合.在雷达回波图上直观地显示大气电场信息,并对比分析了两种融合方式之间的差异.两种资料的融合可以提高对雷电进行监测和预警的能力.     

利用天然电场选频法研究断层接触带

天然电场选频法在地下水勘探中应用效果较好,但目前对该方法理论研究甚少.主要从理论与实践两方面研究垂直断层上天然电场选频法的异常特征.根据经典的大地电磁测深法理论,从麦克斯韦方程组和边界条件出发,推导谐变大地电磁场中垂直断层上方,地面水平电场的解析计算式;然后对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上水平电场强度分量曲线;最后将理论模型上的模拟计算结果与实测曲线进行对比分析.根据对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推断选频法的异常主要是由天然感应二次电场所致.     

南昌地区大气电场的阈值确定

利用南昌地区大气电场仪数据和闪电定位资料,分析了南昌地区2017年5月至8月内的12个雷暴过程。对比分析了这12个雷暴过程中大气电场仪数据和闪电定位数据的特性,得出了大气电场仪的平均预警时间以及在距离大气电场仪10～20 km、5～10 km以及5 km范围内的大气电场仪的预警的准确率。通过上述得出的预警时间,利用闪电定位资料分析得出了不同范围内的大气电场仪的平均值。进而得出了大气电场仪的3级预警的预警值分别为2kV/m、4kV/m和6kV/m。其对应的含义分别为:当电场仪的值达到第1级预警的阈值2kV/m时,距电场仪20 km内有75%的概率发生闪电;当电场仪的值达到第2级预警的阈值4k V/m,距电场仪10 km内有85%的概率发生闪电;当电场仪的值达到第3级预警的阈值6kV/m,距电场仪5km内有90%的概率发生闪电。     

天然电磁场日变规律实验观测

开展了天然交变电磁场日变规律的实验观测工作,由此探讨日变场的变化规律,以及天然电场选频法的基本原理。在同一地点或两个分离的点上,采用两台仪器对天然电磁场的日变情况进行同点同时观测和异点同时观测,获得日变场的变化曲线。分析采集结果,在工作区范围内天然交变电磁场具有同源性和波动性的变化规律。结合实例,叙述了野外采集和数据处理的一些方法,以压制背景场干扰而造成的假异常。     

济南遥墙机场7月30日雷暴天气诊断分析

利用常规天气资料对2012年7月30日济南遥墙国际机场的一次强雷暴过程的环流背景、影响系统和物理量场进行了诊断分析,并进行归纳、总结,为预报强对流天气拓展思路,积累经验,以便于预报员更好的做出雷暴的短期预报,