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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

FY-4A卫星闪电资料在台风飑线天气监测中的应用能力分析

为更好地开展风云四号气象卫星(FY-4A)闪电资料的业务化应用提供参考,结合地闪和多普勒雷达数据,对受2018年第22号台风"山竹"影响、于9月17日晚间在江西境内形成的台风飑线过程,对比分析了2种闪电资料的空间分布和时间演变差异,以及两者的频数与45 dBz以上强回波面积的时间演变特征,分析了卫星闪电与TBB低值区和地面大风位置的关系.研究结果发现:地闪的位置多超前于卫星闪电,两者的时间变化趋势基本一致,但卫星闪电的变化幅度远较地闪显著;卫星闪电基本位于TBB≤-72℃处及邻近区域;在对流强烈影响阶段,尽管卫星闪电频数的波动较大,但仍与强回波面积有同步增大的特征;伴随的雷暴大风大都发生在卫星闪电密集区的前沿,且偏于移动方向一侧,与相同时段的地闪相似,表明它们对判识雷暴大风的可能发生位置有较好的辅助作用.     

东北较高纬度地区夏季闪电与雷暴相关参数的关系研究

利用VLF/LF闪电定位系统数据,并结合多普勒雷达以及卫星云图资料,对2009~2010年较高纬度东北地区夏季的闪电与雷暴相关参数的关系进行了研究.结果表明:闪电多发生在雷达回波强度大于40dBz的区域,雷暴发生闪电时其30dBz雷达回波最大高度大于6km;在雷暴的演变过程中,闪电的峰值时间略滞后于30dBz雷达回波最大高度的峰值;闪电频数和30dBz雷达回波最大高度存在指数增长关系;闪电主要发生在云顶红外温度在210~240K的区域,在消散阶段,雷暴云云顶高度降低、红外温度较高.     

卫星云分类产品在低纬高原强雷暴过程中的闪电特征分析

利用卫星云分类产品资料和云南省地闪资料,对云南省4次强雷暴过程进行分析,得出:对于闪电产生时,积雨云生成0~1h,开始有闪电活动;对于强闪电时段,积雨云也是发展阶段,积雨云面积不断增加,形状为椭圆形或带状,而且闪电均发生在积雨云移动发展方向的边缘区域;对于闪电减弱阶段,积雨云也逐渐减弱,面积不断减小,在闪电结束时,积雨云的面积发生剧减或者积雨云面积剧减且积雨云发生断裂.同时强闪电活动与积雨云的发展移动有一定的对应关系,主要是闪电的移动、发展与积雨云的移动发展基本保持一致,这样可以用云分类资料来判别闪电的发展减弱,进行闪电监测及预警.通过强雷暴个例分析,把云分类产品也加入到闪电分析资料中,拓宽闪电预警的资料使用,同时也是云分类产品资料在低纬高原的适用研究.     

吉安一次雷暴大风的中小尺度特征

利用常规气象观测资料、地面自动加密站资料、探空资料、雷达资料及闪电定位资料等对2020年3月22日吉安雷暴大风天气的中小尺度系统演变特征进行分析.结果表明:1)强的位势不稳定层结,中低层(0～6 km、0～3 km)强的环境风垂直切变(≥20 m/s)以及中层干冷、低层暖湿的环境场特性有利于强风暴发生发展;2)边界层、地面中尺度辐合线和弱冷锋是此次强风暴天气的主要触发机制;3)较强的下沉对流有效位能(DCAPE)对强风暴出现的预测具有较强指示意义,短时阵性大风发生前后20 min内地面气象要素场变化具有明显的中小尺度系统特征;4)飑线回波整体移动迅速,强风暴天气发生于飑线前部中尺度对流系统中,大风发生在"弓形"回波前部凸起对流不稳定区;5)此次雷暴大风过程以负地闪为主,正地闪不明显,且负地闪频数在阵性大风出现前呈爆发性增长,大风则出现在负地闪频数最大时刻,该时刻较地面阵性大风出现提前20 min左右,负地闪开始下降时刻与地面强降水开始时刻对应.     

Charge structures and cloud-to-ground lightning discharges characteristics in two supercell thunderstorms

The characteristics of CG lightning discharges have been studied because they often result in the disaster and are easier to be observed than intracloud discharge. In early stage, the locations of charges in cloud are de- termined based on the multi-stati…     

A gigantic jet event observed over a thunderstorm in mainland China

Gigantic jet(GJ) is a type of large-scaled transient discharge which occurs above thunderstorms.It connects the thunderstorms and ionosphere directly.Compared with the other transient luminous events(TLEs),gigantic jet is very difficult to be seen from the ground.We report a GJ event that was clearly recorded in eastern China(storm center located at 35.6°N,119.8°E,near the Huanghai Sea) at 20:16:22(local time) on 12 August,2010.It is by far the furthest from the equator ground-based GJ recorded over summer thunderstorm.The top altitude of this GJ was estimated to be about 89 km.The GJ-producing storm was a multi-cell thunderstorm and the GJ event occurred in the storm developing stage,with the lowest cloud-top brightness temperature about 73°C and the maximum radar echo top around 17 km.Altitudes with reflectivity of 45 dBZ were estimated to reach 12-14 km.Different from results from other countries that positive CGs(Cloud-to-ground lightnings) dominated during a time period centered at GJ,our study shows that negative CGs dominated during a time period centered at the GJ event and during most of the storm lifetime in this study,indicating a diversity of the lightning activity in the GJ-producing storms.It is interesting that two different storms produced two types of TLEs,that is,the GJ-producing storm only produced one GJ event during its lifetime and five sprites were produced over another storm,different from the other study that sprites and GJs were usually produced by the same storm,enriched the knowledge of GJ-producing storms.In addition,the GJ event in this study is located beyond the effective coverage area(30°S-30°N) of the ISUAL instruments onboard the FORMOSAT II satellite,and results of this study could be useful for GJ studies in the future.     

地面湿度对雷暴云电过程影响

分析了南京地区2002～2011年(共10年)闪电和地面相对湿度的卫星观测资料,分析表明:闪电密度与相对湿度呈正相关。为了进一步研究相对湿度对雷暴云起电和放电的影响,采用二维雷暴云起、放电数值模式进行敏感性试验。结果表明:随着相对湿度的增大,云滴数目增多,上升风速增强;当相对湿度增加时,较大的上升气流和云水含量有助于产生更大尺寸的冰晶和霰粒子;较大的云滴、霰和冰晶通过非感应起电和感应起电机制促进电荷分离;当相对湿度从60%增加到90%时,总闪数增加,并且只有当相对湿度高达90%时,才能产生地闪。整体而言,相对湿度越大,对流活动更快更强,促进了雷暴云初始起电和放电。     

Spatial and temporal characteristics of VHF radiation source produced by lightning in supercell thunderstorms

The three-dimensional temporal and spatial characteristics of VHF radiation events produced by lightning discharges in three supercell thunderstorms have been analyzed based on the data measured by the lightning mapping array system with high time and space resolution. The results indicate that lightning hole (lighting free region) with about 5-6km in diameter or lighting ring (annular lighting free region) is associated with the strong updraft in thunderstorm.The lasting time of lightning holes is either short or long, being about 20min in a tornado-producing thunderstorm. The lightning holes appear before the occurrence of tornado.The lightning hole is the most obvious during the occurrence of tornado and some self-existent lighting radiation events appear at a height of 15-16km. The lightning channels of inter-cloud (IC) lightning discharge exhibit clockwise rotary structures and do not have clear bilevel structures in the vicinity of the tornado.The lightning holes are corresponding to the strong updraft region.The temporal and spatial distribution of lightning radiation events reveals the structure of strong updraft in supercell thunderstorms.Positive cloud-to-ground (CG) lightning discharges dominate in these thunderstorms and the peak of positive CG lightning flash rate appears, with the maximum of 6 per minute,after or before the occurrence of tornado.     

驻马店市两次强对流天气的多普勒雷达产品特征的对比分析

针对近年来河南省驻马店市出现的强对流天气,用多普勒天气雷达产品如反射率因子、径向速度、垂直液态含水量、风暴跟踪信息等进行普查分析,重点对两次不同性质的强对流天气的雷达产品进行详细研究.发现强对流天气的雷达回波强度在40 dBz以上,强度为40~50 dBz的回波移速为25~35 km/h时,一般出现强降水,无雷暴和大风;回波移速为35~45 km/h时开始伴有雷暴和大风的出现;当回波移速达到45~60 km/h时,强雷暴和大风的出现几率上升,而强降水的出现几率急剧下降;当回波移速达到60~69 km/h时,则以雷雨大风为主,强降水出现很少.冰雹时强回波伴有"V"型缺口,回波强度可达55 dBz以上,强回波中心出现在9~12 km高度,回波顶可高达15~18km,强回波下方有强上升气流造成的弱回波区.短历时强降水的雷达回波强度比冰雹、雷暴弱,一般为40~50 dBz,强回波中心高度5~6 km;当回波强度大于50 dBz,强回波中心达到8 km以上时,往往伴有强雷电和大风冰雹出现;回波形态多呈现絮状混合型回波,其中有块状的强回波,对流性的强降水回波则是边缘清晰的块状结构.     

昌都30年雷暴变化的气候特征及雷电灾害的预防

文章根据昌都站1971～2000年雷暴观测资料,分析了昌都雷暴的年、季、月、日、初日、终日的气候变化,以及雷暴持续期、持续时间、移动方向和强雷暴日数。结果表明：昌都雷暴集中出现在5～9月,尤以7月份雷暴日数最多;一天之中雷暴主要出现在午后至傍晚（13～20时）;每次雷暴持续时间多在30分钟以内;30年昌都雷暴日数（-3．90d／10a）、雷暴持续期（-6．83d／10a）和强雷暴日数（-2．43d／10a）均呈减少趋势;雷暴初日略有推迟（3．24d／10a）,终日有所提前（3．59d／10a）。并从防雷减灾的角度重点针对农牧区提出对雷电灾害的预防。     

滇东一次局地特大暴雨的中尺度特征和地闪特征分析

 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2010年6月25-26日发生在马龙的一次局地特大暴雨过程进行分析,结果表明:高层冷空气和低层暖湿气流在滇中以东地区交汇,形成明显的辐合是本次局地特大暴雨过程的主要影响系统.多普勒雷达上表现为2条带状回波合并加强,后部小单体快速东移合并入同一地点,在马龙上空形成明显的"列车效应",中尺度低空急流和逆风区的出现使得抬升辐合运动加强,触发了马龙上空对流不稳定能量的释放,产生了特大暴雨.卫星云图上,多个MCS合并为中-β尺度对流云团再发展为中-β尺度对流云带,产生强降水的过程始终保持较大面积的低于-60℃的冷中心,冷中心长时间在马龙上空维持.暴雨过程伴随着频繁的地闪活动,地闪密集地出现在单体回波合并后的强回波区域、对应着径向速度≤10 m/s的辐合区和逆风区后部及≥15 km的回波顶高位置,TBB和地闪的峰值超前于强降水1~2 h.     

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。