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.     

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。     

曲靖市冰雹天气特征分析

利用曲靖市2004～2007年5～8月的降雹及雹情资料以及EC客观场资料和地面实况资料,分析了曲靖市主要降雹区的冰雹时空分布特征和天气特征.结果表明:曲靖市冰雹灾害多是局地性的.6～7月份发生最多,其地理分布是北部多于南部,东部多于西部.造成曲靖市冰雹的天气形势可分为冷空气型,副热带高压外围气流型,热带低压外围气流型和低涡切变型.其中以冷空气型最多,低涡切变型最少.     

“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。     

地闪先导通道中电荷分布的数值模拟

将雷暴云电荷结构与闪电先导的发展相联系,模拟计算了不同雷暴云电荷结构下,先导通道中的感应电荷量.结果表明:随先导接近地面,通道中感应电荷密度不断增加,在先导通道接地瞬间,其通道中的总正(负)电荷量约为0.2～1.6C,通道中平均感应电荷线密度约为0.08～0.35mC/m.感应电荷密度大小虽然随不同的雷暴云电荷结构有所变化,但仅由感应电荷无法解释先导通道中的电荷量,通道中的主要电荷来源为云内电荷的转移.     

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。     

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。     

吕梁市冰雹天气的气候特征分析及减灾对策

分析了吕梁市1971—2000年13个县（市）冰雹天气的空间分布和时间分布特征,提出了减灾对策。     

宁津县冰雹灾害特征分析

利用宁津县1952-2007年实有冰雹灾害资料,对宁津县冰雹灾害的时空分布进行分析研究,从而寻找出冰雹灾害进入宁津县的固定区域和宁津县多发冰雹灾害带,并对近20年宁津县冰雹灾害的发生发展进行了对比分析,同时对宁津县冰雹灾害多发的客观原因进行了分析探讨.     

三维冰雹云模式对重庆一次冰雹天气过程的数值模拟研究

利用三维冰雹云模式对2007年4月17日凌晨发生在沙坪坝的冰雹天气进行了数值模拟,结果显示:模式能够反映云体发展进程中的宏观动力学过程以及微物理过程.宏观方面:能够模拟出冰雹云发生、发展、成熟、消散的过程,在发展初期,对流层低层为气旋上升区,在冰雹云发展的成熟阶段,低层辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层出现辐散下沉气流;微物理方面:能够模拟出各阶段的水汽混合比,固体水成物粒子之间的转化、增长过程.在80 min时,对累积量分析可知,霰粒自动转化为冰雹、雹碰冻云水增长、雹碰冻霰增长三种过程是形成雹的主要过程,分别占到雹总生成量的84％,9％,4％;固态水成物粒子的积累过程和融化过程对降水有重要贡献.     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

长治市冰雹天气的气候特征分析

针对长治市在1980—2003年发生的冰雹灾害天气,从时间尺度、时空地理分布、月年际变化、冰雹源地、冰雹主要影响路径以及降雹关键日等方面进行了分析,为冰雹灾害天气预报提供了可靠的气候背景。另外对500hPa天气图进行了分析,给出了长治降雹的3种(冷槽型、冷涡型、西北气流型)天气形势。应用最优子集回归法对500hPa,850hPa图上高空指标站温度、温度露点差、风向、风速进行定量化选取,给出了冰雹灾害天气预报的某些参数及综合性预报指标。     

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.     

高空槽引发的黔东南降雹天气过程诊断分析

利用自动站逐时降水资料和FNL1.0°×1.0°资料对高空槽影响下的黔东南地区降雹与非降雹型天气进行合成诊断分析,针对黔东南的特殊地形,计算了垂直螺旋度的局地变化及其分解项,并得出新的诊断量,结合其他动热力因子的分析表明:降雹型天气大气呈上干下湿,非降雹型整层水汽条件差异较小,850hpa水汽辐合强度小于降雹型天气.降雹型螺旋度整层为正值,非降雹型螺旋度在较低层出现较小正值,中上层小于零.降雹型700hpa垂直螺旋度通量散度在降雹前出现闭合的大值区.湿螺旋度在两种类型天气中均为下层负值,高层正值,降雹型湿螺旋度上层与下层之间梯度较非降雹型大.     

灾害性天气/气候高性能模拟器

灾害性天气／气候高性能模拟器，是我们根据研究项目需要，巧妙地学习Beowulf模型研制而成。一系列测试表明：（1）当32个节点求解4．2万个线代方程组时，浮点运算峰值速度高达每秒267．8亿次；（2）运转并行性高的应用测试软件MM5v3，用8个节点计算比内同类PC集群快2．5倍，但比SGI 3800慢1．23倍；16个节点时并行效率最高，比同类快至3倍，竟与SGI3800相当；（3）32位字长的模拟器与64位字长的SGI3800气候数值模拟的精度测试表明，模拟器与SGI积分了18个月后的模拟值与观测值都相当接近，它们相对观测值的最大误差约3－4位势米。第一个成功应用实例是出色完成RMIP第一阶段的任务模拟亚洲地区1997．3．1－1998．8．31间特旱、特涝两个极端气候事件，我们用蓝光32*XP并行18个月积分只需花0．81d；同时，模拟影响特旱、特涝的一些重要系统（如南亚高压、低空急流等）18个月来始终与观测的相一致，因此相应模拟的异常也与观测的相近。2001年2月在日本RMIP工作会议上报告，受到与会科学家们关注好评。     

荷载作用下老采空区“三带”变形规律的数值模拟研究

运用东北大学岩石破裂中心研制的RFPA2D软件,以山西省霍州市辛置煤矿2204工作面为试验基地,利用数值模拟方法,分析了不同开采深度、松散层厚度、荷载大小和荷载作用位置对采空区岩层"三带"下沉值的影响,系统地探讨了覆岩移动与破坏规律。试验结果表明:松散层厚度、荷载大小一定,在附加荷载的影响深度范围内,当附加荷载作用于不同的位置时,"三带"岩层的残余下沉值随着采深的增大而逐渐减小;当荷载作用位置相同时,荷载对采空区"三带"岩层的影响随着荷载的增大也不断增大;开采深度、荷载大小一定,当附加荷载作用于不同的位置时,"三带"岩层的残余下沉值随着松散层厚度的增大而增大;在附加荷载影响深度范围内,当荷载大小一定时,荷载作用对内边缘区的影响最大,其次是外边缘区,影响最小的是中间区。     

BTT导弹俯仰/偏航通道变结构控制系统设计

由于BTT导弹在控制过程中需要操纵导弹绕纵轴高速旋转,导弹滚动对俯仰/偏航通道控制系统的影响及俯仰/偏航通道之间的耦合已经不能忽略。同时由于导弹气动的强烈摄动,采用经典控制理论设计的俯仰/偏航控制系统已经难以满足BTT控制技术的需要。针对此类问题,采用模型参考变结构控制理论(MRVSC)设计BTT导弹俯仰/偏航通道耦合控制系统,并进行六自由度仿真对控制系统进行验证。仿真结果表明,MRVSC控制系统在通道耦合和参数强烈变化的情况下能够满足控制要求。