2013-2017年北京市地闪活动时空特征分析

利用ADTD-2C型VLF/LF三维闪电定位仪对北京市2013—2017年地闪的观测数据,统计分析了北京市地闪活动的时空分布及变化特征。结果表明:1)2015—2017年,北京市地闪频次及电荷结构发生较大变化,年地闪时间及频次显著增加,正地闪比例大幅提高,负地闪比例相应降低;2)2013—2017年北京市地闪活动年内分布不均,显著集中于6—9月份,白天比夜间活跃,午后至傍晚最频繁;3)一天内正、负地闪的小时强度变化相反,正地闪活动白天比夜间强度略高,而负地闪强度夜间显著高于白天,正地闪强度均值显著高于负地闪,危险性增加,地闪小时频次与小时强度均值呈显著负相关关系;4)一日间地闪密度高值区受人类活动等多因素影响分布不均,5年间北京市密云区和平谷区地闪密度降低,其余14个区县密度增加,南部增幅显著大于北部。研究成果以期充实对北京市对流天气事件气候规律的认识,为北京市雷电预报预警及防雷规划管理提供理论依据。     

湖北省不同土地覆盖类型地闪参数分布特征

为进一步了解不同土地覆盖类型雷电参数分布特征及其差异,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据2007—2019年湖北省地闪监测数据及土地覆盖数据,采用数理统计方法,分析研究不同土地覆盖类型地闪频次、地闪回击密度、地闪强度、地闪陡度等雷电参数的分布特征.结果表明:近13年地闪回击密度减少趋势明显,正地闪百分比整体呈上升趋势;地闪活动主要集中在全年的3—9月、全天的14—20时,地闪活动较弱的月份、时段发生正地闪的比例较高;建成区地闪回击密度值为6.7次·km^-2·a^-1,明显高于其他土地覆盖类型;不同土地覆盖类型地闪强度年际变化整体呈上升趋势,林草区正地闪强度明显高于其他土地覆盖类型;不同土地覆盖类型正地闪陡度大于总地闪和负地闪,耕地区和水域区正地闪、负地闪和总地闪平均陡度相对较大,林草区正地闪、负地闪和总地闪平均陡度最小,由此说明,正地闪雷电感应的危害大于负地闪和总地闪,耕地区、水域区雷电感应的危害最大,建成区次之,林草区雷电感应的危害最小.     

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.     

地闪特征在冰雹天气识别中应用分析

利用福建省闪电定位和地面观测资料,对福建2013—2015年14次冰雹过程的地闪活动特征和变化机制进行了研究.通过分析发现,冰雹天气过程中正地闪占总地闪的比例平均为14.2%,远高于2004—2015年福建地区正地闪比例的气候特征值3.4%.14次降雹过程中,地闪过程平均提前28.9min被观测到,正闪提前18.2min被观测到,正闪次数峰值一般出现在降雹之后.降雹之前,闪电的最大强度(陡度)绝对值呈变大趋势,降雹过程中,闪电最大强度(陡度)绝对值呈无明显规律变化,在降雹结束阶段,闪电最大强度峰值的绝对值呈减小趋势.以上这些特征揭示了冰雹天气过程中的地闪演变规律,可以作为福建地区冰雹天气过程监测和识别的参考指标.     

基于浙江省三维闪电监测系统的多回击闪电参数的特征分析

为深入了解浙江地区地闪和云闪的雷电活动,基于2019—2020年浙江省三维闪电定位探测资料,分析研究了该地区多回击地闪和云闪相关参数特征。结果表明:两年内浙江省共发生地闪回击数和云闪回击数98万和38万余次,多回击地闪和云闪分别占28.1%和8.01%,其中负闪占总闪比重大于正闪;地闪和云闪频数存在明显的月变化和地域分布,夏季和浙南地区更易发生多回击过程;云闪平均回击次数为1.10次,低于地闪的1.59次。地闪和云闪回击平均强度随回击数的增加而下降,其中正闪下降趋势更为剧烈;超一半的多回击地闪和云闪至少有一次继后回击电流强度大于首次回击电流强度,地闪和云闪继后回击与首次回击强度的比值呈对数正态分布,集中在0～2,其中云闪分布更为集中。地闪和云闪回击间隔时间算术平均值相当,约115 ms,几何平均值地闪明显大于云闪;回击间隔时间呈对数正态分布,其云闪分布更为集中,且集中区域对应的回击间隔时间更小。不同回击次数的云闪和地闪平均间隔时间随回击数增加而减少。地闪和云闪间隔距离分布相似,地闪平均间隔距离明显小于云闪,且分布更为集中。     

山东两次强对流天气中尺度对流系统的闪电特征分析

利用闪电定位资料叠加红外辐射亮温(TBB)、雷达资料,分析了山东连续两次强对流天气过程中出现的两个中尺度对流系统(MCS)、飑线、超级单体的闪电特征,结果表明:两个MCS正地闪比重很大,强盛阶段能达一半左右。地闪多分布在TBB小于220 K、对流发展旺盛且TBB梯度大的地带,地闪的分布可以很好地指示对流区;总地闪的变化与TBB极值和降水量有对应关系;对流云合并促进2016年6月14日中尺度对流系统(MCS)强烈发展,使其在初生发展阶段正闪居多并降雹。飑线中地闪多位于强回波区附近35~45 d Bz中;初生发展阶段地闪多集中于对流区,正闪多分布于云体倾斜度大的区域;成熟阶段地闪向层云区转移,多集中在低层入流边界后部,后侧入流急流上。超级单体在降雹前及降雹初期以正地闪为主,降雹前地闪频次迅速降低;降雹后,单体下沉气流增强且质心下降引发地闪猛增,最大反射率与地闪频数的变化趋势基本一致;最大反射率和回波顶高维持大值与地闪频数的骤减可以作为冰雹预测的指标。     

内蒙古巴彦淖尔市冰雹天气云地闪电特征分析

利用闪电定位数据和雷达数据,对内蒙古自治区巴彦淖尔市地区2009~2015年37次冰雹过程的地闪特征进行分析。地闪数据的统计分析结果表明,正地闪占总地闪比例大于25%。正地闪强度较大,负地闪强度较小,地闪发生频数在降雹前一般低于3 fl/5 min,降雹后负地闪频数有明显增大。雷达和地闪定位数据的个例对比分析表明,降雹前强回波区附近以正地闪为主,地闪频数低,地闪的空间分布与对流云系的发展阶段有一定关系。地闪的空间分布可能指示云系移动方向,强回波区正地闪的时空分布可能对冰雹天气的预判有一定帮助。     

青藏高原东部地区雷暴及其地闪活动特征分析

为进一步了解青藏高原地区雷暴及其地闪特征,对2013～2017夏季(6～8月)青藏高原东部地区典型强雷暴过程的地闪和雷达资料进行了综合分析,重点研究了24次以负极性闪电为主的强雷暴过程,分析表明:所有雷暴最大回波顶高均超过7 km,第一次地闪为正地闪的雷暴其组合反射率和回波顶高明显高于第一次地闪为负地闪的雷暴过程。以地闪极性和频数差异将雷暴分为负地闪雷暴、正地闪雷暴、多地闪雷暴三种类型。负地闪雷暴过程中闪电数量较少且大多发生在雷暴成熟阶段;正地闪雷暴过程中闪电数量在几十次左右,主要发生在成熟阶段后期和消散阶段;多地闪雷暴在初始阶段、成熟阶段和消散阶段都有闪电发生,但主要集中在成熟阶段和消散阶段。三类雷暴强反射率中心移动距离和移动速度也有不同,地闪数量多的雷暴比地闪数量少的雷暴有更长的移动距离,负地闪雷暴较正地闪雷暴有更快的移动速度。     

区域海拔高度变化对闪电特征影响的初步分析

利用重庆闪电定位系统监测的地闪资料(1999～2008年),通过数理统计、线性回归等方法,重点分析区域海拔高度变化对闪电特征的影响.结果表明:①闪电频次分布最多的是在海拔300～400 m这个高度区间,之后开始随海拔上升逐渐减少;②闪电中负闪次数远远大于正闪,但是在不同海拔时正负闪所占的比例不同,随着海拔高度的增加,特...     

江西一次大暴雨过程的雷达回波特征与闪电活动

利用雷达拼图和闪电数据等资料,对2016年6月19日江西北部地区出现的大暴雨天气进行分析,结果表明:大暴雨天气具有典型的密实块状结构向规整带状演变的特征,回波中心强度大于50 d Bz,大于45 d Bz的强回波高度较低,集中在6 km以下;过程共出现地闪19 153次,其中正地闪894次,负地闪18 259次,负地闪的频数远超过了正地闪,占总地闪的95%y以上;闪电均发生在大于50 d BZ的雷达回波内,尤其在55 d BZ以上强回波中心区域地闪密集,在其后部大片连续的弱回波区(35 d BZ)内仅有零星闪电发生,以负地闪为主;地闪分布与雷达回波强度有很好的对应关系,地闪密集区随强回波中心移动,同时地闪密度随着回波强度增大(减小),总体上呈增强(减弱)趋势;雷达回波合并时地闪明显加强,回波分散减弱时地闪明显减弱。     

基于小波的回击辐射场的分形分析

根据2002年夏季青海慢天线电场变化野外观测资料,应用基于小波变换模极大的标度分析方法,对120例负地闪首次回击辐射场的标度特征进行了分析,发现辐射场具有明显的分形性,维数平均为1.4,辐射场维数可能是与闪道分形性有关的重要的地闪参量.     

云南西南部一次中尺度对流系统的地闪演变特征

利用雷电定位资料、多普勒雷达资料和FY-2E卫星红外资料对发生在滇西南的一次MCS过程进行了分析,结果表明:西移的"凡亚比"热带低压和低空东风急流为MCS的发展提供了较好的暖湿条件;整个MCS过程负地闪占主导地位,发展阶段负地闪频数波动增加.成熟阶段以负地闪占绝对优势,负地闪频数>150次/10 min,正地闪开始出现并缓慢增加,消亡阶段,负地闪明显减弱,正地闪频数剧增;MCS的3次飑线过程较好地对应着负地闪频数的3个峰期,负地闪密集出现在MCS成熟阶段云顶亮温≤-60℃的区域和前部云顶亮温梯度大值区,正地闪出现在密集负地闪后部和云团中部;在多普勒天气雷达上,MCS表现为由多个不同尺度对流单体组成、具有不均匀结构的中尺度带状回波,上升气流的倾斜特征使负地闪密集出现在强回波区左后侧强度≥40 dBz、回波顶高≥10 km的区域,与最大回波区位置并不重合,回波顶高与地闪发生位置有较好的正相关;负地闪频数达到最大峰值后正地闪开始出现;飑线减弱阶段正地闪频数增加且分散在强回波后部边缘或后部弱对流回波和层状云回波上;>12 m/s的大风区不利于产生强地闪活动.     

正地闪过程放电通道的特征参数

利用高速无狭缝摄谱仪获得了2次正地闪过程的高时间分辨光谱,其中第一次为多回击正地闪.结合同步电场变化观测资料,计算了正地闪回击通道的温度、电导率、峰值电流、核心电流通道半径.分析了多回击正地闪继后回击R1后连续电流过程中5次M分量间的时间间隔和峰值电流的相关性.结果表明,2个正地闪回击通道的平均温度为28 900~29 800K,核心电流通道的半径为0.36~1.01cm,回击时的峰值电流为18.6~38.0kA,这些参量的范围值都大于通常负地闪的典型值.M分量的峰值电流与它和前一个M脉冲的时间间隔正相关.     

2019年江西二维和三维地闪定位资料对比分析

基于2019年江西二维和三维地闪定位资料,从探测站点分布、时空分布、电流强度、电流陡度、地市密度分布、地闪空间分布等多方面,采用统计分析方法,对二维和三维地闪定位数据进行对比分析.结果表明:2种地闪定位资料监测雷电活动存在的一些差异,指出三维地闪定位资料的优势与不足,为三维地闪定位资料在江西雷电监测与应用业务化提供重要参考依据.     

发生冰雹灾害的对流性天气地闪特征分析

利用地面雷电定位系统的观测资料,结合天气背景及地理特征,对2004～2006年期间发生在湖南省湘西自治州、邵阳市、株洲市等3市（州）的10起冰雹灾害天气进行综合分析,并详细分析3次典型过程的地闪特征,结果表明：冰雹天气都伴有地闪发生,地闪平均持续时间为2h左右,每10min的地闪峰值在1～19次之间,正地闪比例不高,与北方冰雹天气的高正地闪频数特征存在明显不同,持续过程中都会出现地闪频数峰值或次峰值,其平均雷电强度和平均雷电陡度均高于一般雷暴天气．     

华东地区一次飑线过程的地闪演变特征

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于"下湿上干"的不稳定大气层结,低层的辐射逆温层加剧了不稳定能量的积累,槽前高低空急流和副热带高压带来了充足的水汽和热量,同时低涡和切变线提供动力条件。此次飑线过程中,负地闪占主导,一般集中于45~55 d BZ的强回波区,而正地闪更容易发生于强对流中心外围30~45 d BZ的次强回波区内,负地闪和正地闪的频数演变特征在飑线成熟阶段基本一致,但正地闪在对流云体减弱时却显得相对活跃。地闪活动集中于回波顶高8~14 km且40 d BZ回波顶高突破了0℃层结高度尤其是突破了-10℃的区域。随着对流系统的减弱负地闪的发生位置更加趋近于强回波中心,而正地闪主要分布于回波单体之间的过渡区,对单体的对流强度要求较负地闪要低。     

重庆市北碚区雷电气候特征及防护效率分析

通过对北碚区闪电定位系统监测的地闪资料(1999-2008年)数理统计和回归分析,重点分析其时空分布特征及其防护效率.结果表明:北碚区年均闪电次数5 735次,其中负闪占93%,正闪占7%;闪电主要集中在6-8月,占总闪的73%,其中7月最多,占闪电总数的38%;雷电日数的月变化呈单峰变化;闪电次数的日变化呈多峰变化,两个峰值出现在22:00-00:00和4:00-6:00,次峰值出现在15:00-16:00;正、负闪均表现出明显的堆积效应,且正闪的聚集中心幅值小于负闪.北碚区建筑物直击雷防护按照1,2,3类防雷类别设计时,可能会出现0.02%,0.03%,1.41%的绕击率和0.14%,0.83%,3.51%的反击率发生.基于此得到北碚区雷电流幅值概率分布模式,为雷电防护设计施工提供科学参考.     

基于地闪定位资料的雷暴识别

TITAN算法常用于对雷达体扫资料进行雷暴识别与追踪;但使用的雷达体扫资料成本较高,相比之下地闪定位资料成本较低且易于获得。因此,将TITAN算法运用到地闪定位资料中,探索TITAN算法对地闪定位资料的适用性以及在TITAN算法中地闪定位资料能否取代雷达资料。利用山西省一次雷暴活动过程地闪定位资料,使用TITAN算法对雷暴能够进行了很好地识别;且得出算法阈值选取的大小会影响雷暴的识别。     

利用LD-Ⅱ地闪数据对山东省平原和山地闪电活动特征的研究

利用2007-2015年山东省闪电监测资料,对比分析了山东省两种不同地表类型区域即黄河三角洲平原和泰山地区的闪电活动特征,得到以下结论:1山地发生的地闪总数比平原多23.20%;2平原地区正闪比例为2.07%,泰山地区为1.50%;3平原地区的平均地闪密度值为1.39次·km~(-2)·a~(-1),山地为1.71次·km~(-2)·a~(-1);4平原和山地地闪日变化曲线都呈现出单峰单谷的趋势;5平原地区雷电流平均强度比山地地区高10.30%.     

“2010.8.5”强对流天气过程中地闪特征分析

本文通过对2010年8月5日江淮之间北部和淮北地区出现的一次强对流天气过程中洪泽地区地闪特征进行分析,结果表明：强对流是由热低压倒槽和西风槽系统共同影响产生的,中低层水汽充沛,上升运动强烈。此次强对流过程中负地闪起主导地位,正地闪相对不活跃,地闪最大频次238次/10min,最大强度-141KA,最大陡度-71.80KA/μs,地闪绝大多数发生在强度≥40dBz回波的范围内,地闪频次与回波强度、强回波（≥40dBz）面积成正比。