基于ADTD系统的闪电频次分布特征分析

闪电频次是反映雷电活动强弱特征的重要参数。在统计分析重庆市ADTD系统地闪监测资料的基础上,重点分析闪电频次的极性、幅值、雷电流波头陡度和时间分布特征,同时利用GIS软件获取地闪点的高程属性,初步分析了其空间分布特征。结果表明：闪电频次随极性、雷电流幅值和陡度不同而差异显著;闪电雷电流幅值和陡度的频次呈现对数正态分布;闪电频次的月际分布特征表现为正闪集中在4—7月,负闪集中在7—8月;日际分布特征表现为闪电频次主要集中在03：00—07：00和15：00—19：00;在高度空间分布上闪电发生频次最高地区为海拔300~500 m的区域,以后呈现随高度上升而呈递减趋势;在纬度分布中,高频区域分布在28.9~30.3°N,次高频地区为30.7~31.5°N之间;经度分布特征来看,呈现双峰双谷（两个峰值区分别为105.9~106.9°E、108.1~109.1°E）;高幅值区域正负闪频次比值高于低幅值区域;闪电频次较高地方集中在重庆市东北部、东南部和西部等地。在此基础上获得了重庆地区的雷电流幅值和陡度频次分布表达式,为雷电防护提供了重要的理论基础。

新疆不同区域闪电频次的时间变化特征

利用2014—2019年5—9月暖季新疆39部ADTD雷电监测定位系统获取的闪电资料,对北疆、南疆和东疆闪电频次的时间变化进行统计分析。结果表明,近6 a闪电频次北疆最多,东疆最少,前者是后者的10倍。闪电频次北疆2019年最多,2018年最少;南疆最少则出现在2014年;东疆则为2014年最多,2016年最少。月变化均为单峰型,峰值北疆为7月,南疆和东疆为6月。旬变化北疆和东疆呈单峰型,峰值出现在7月上旬和6月下旬;南疆呈双峰型,主峰在6月下旬,次峰在9月上旬。日变化均为单峰型,主要发生在午后至傍晚;总闪和负闪峰值北疆、南疆、东疆分别出现在16时、18时、15时,正闪北疆和南疆出现在17时,东疆出现在16时。北疆、南疆负闪占比遵循总闪频次越多,负闪占比越高,正闪占比越低的规律,但东疆与此有些不同,东疆闪电频次的年、月、旬变化幅度明显大于南疆和北疆。

贵阳4月5日冰雹天气过程闪电频次变化特征分析

利用4月5日贵阳市三维闪电定位监测资料、贵阳和都匀雷达资料以及灾情调查数据,采用数理统计方法对乌当区水田镇和南明区两个降雹个例雹云发展演变过程中闪电频次变化进行分析,得到两个降雹个例降雹时间点前后闪电频次的变化特征,为今后开展贵州地区冰雹与闪电相关性研究提供参考。

针对雷暴的双偏振雷达观测量与闪电频次的关系研究

利用广州市双偏振天气雷达与闪点定位观测网数据,对雷暴的双偏振雷达观测量与闪电频次的关系进行研究和分析。结果表明,差分相移率、差分反射率与水平反射率能够反映雷暴发展变化的特征,零滞后相关系数能够判断雷达回波降水类型与非降水,和闪电频次并没有太大的相关性。

内蒙古东北部闪电频次分布特征分析

为了预防雷击火灾的发生,利用呼伦贝尔市2009-2016年闪电定位资料,分析闪电频次的极性、幅值、陡度、时间及空间分布特征。结果表明:呼伦贝尔地闪以负地闪为主;年均闪电频次遍布全年各月,绝大多数发生在6-8月;闪电频次的日分布特征明显,多出现在14:00-19:00;正地闪的雷电流幅值、陡度均大于负地闪。在空间分布上,呼伦贝尔地闪发生频次最高区域为海拔600~700 m的地区,次高区域为海拔300~400 m的地区,纬度高值区分布在49.1°~49.6°N,经度高值区分布在121.8°~122.4°E。扎兰屯市东北部、牙克石市中部、鄂伦春自治旗西南部地区雷电密度最大。

南昌一次大暴雨过程中闪电与回波特征分析

为了做好大暴雨过程的监测预警工作,文章运用地面气象要素、雷达回波、闪电数据等资料,对南昌市2023-06-19-2023-06-20大暴雨过程中的闪电特征进行了分析。结果表明:大暴雨是梅雨锋雨带稳定少动,雨带出现多个短时强降水形成的;在短时强降水发生前,闪电频繁(超过闪电频次平均线),短时强降水过程中闪电频次快速减少;短时强降水是形成大暴雨的重要原因,尤其是当同一地区出现两次以上短时强降水时,出现大暴雨的概率很大;大暴雨回波带由短带回波和多个对流单体回波组成,组合反射率可达45~55 dBZ。研究结果以期为南昌地区大暴雨中闪电和短时强降水的监测预警提供分析依据。

一次雹暴过程的闪电活动特征及其与雹暴结构的关系

利用闪电定位和双多普勒雷达资料,对华南一次产生冰雹和大风的雹暴过程的闪电活动及其与雹暴动力和微物理条件的对应关系进行分析和讨论。结果表明,此次过程中地闪活动在降雹阶段和降雹后阶段表现出明显差异:降雹阶段地闪频次增减交替,较为活跃;降雹后阶段地闪活动减弱后很快再次增强,地闪频次峰值(503个/6 min)远超过降雹阶段的峰值(268个/6 min)。在分析时段中,负地闪占主导地位,正地闪比例在降雹阶段呈上升趋势。地闪活动的强弱与60 d BZ强反射率的高度变化、70 d BZ回波的出现和消失有较好的相位对应关系。对应降雹阶段,雹暴内具有更强的上升气流和更高含量的冰相粒子。降雹阶段,强上升气流区以及降雹区内地闪活动较少,降雹结束后,原降雹区域的地闪活动明显增加。研究还发现,地闪更多地出现在弱上升、弱下沉气流以及二者交界区域附近。

一次多单体冰雹天气过程的雷达回波与闪电特征分析

利用多普勒雷达资料、三维闪电监测网资料和MICAPS常规观测资料,对2017年4月5日发生在贵州中部一次多单体冰雹天气过程雷达回波演变与闪电特征进行了综合分析,结果表明:(1)在高空槽和低空切变线配合的有利天气背景下,对流单体相继在贵州西部生成并向东移动发展,造成下游大范围冰雹灾害。(2)冰雹云单体移动发展过程中表现不同的增长特性,偏北路径冰雹云单体属于"跃增型"增长,偏南路径冰雹云单体属于"递增型"增长。"递增型"雹云单体具有较长的孕育时间,其产生的冰雹直径及密度高于"跃增型"冰雹云单体。(3)地闪频次5 min变化在降雹之前出现"跃增"现象并伴随地闪峰值,地闪频次峰值时间提前于降雹时间平均为7.3 min。"跃增型"冰雹云单体与"递增型"冰雹云单体平均正闪比和负闪比相当,但"跃增型"冰雹云单体云闪比率(Z)远高于"递增型"单体,在闪电发生空间分布上没有差异性,均沿脉冲单体移动方向呈带状分布。(4)闪电发生空间分布与雹云回波移动位置基本一致,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向,对冰雹云移动发展具有指示作用。

黔中地区一次雹暴过程闪电特征分析

利用VLF/LF三维闪电探测资料和地面降雹观测资料,对黔中地区一次雹暴过程闪电特征进行分析。结果表明:雹暴过程以地闪发生为主,地闪和云闪主要在降雹阶段发生,正地闪比例高于贵州省正地闪气候特征值。总闪频次与地闪频次在降雹之前均出现“跃增”现象,在降雹后一段时间内减少。第一阶段降雹总闪频次峰值时间提前量为10min,第二降雹阶段总闪频次峰值时间提前量为15mim。以上特征可以为利用VLF/LF闪电监测资料开展贵州冰雹监测预警和降雹识别提供参考。

贵州中部一次强对流冰雹云闪电特征分析

利用VLF/LF三维闪电探测资料、新一代天气雷达资料和地面降雹观测资料,对发生在贵州中部一次冰雹过程闪电特征进行了分析。分析结果表明,此次强对流冰雹过程是由高空槽和低层切变影响而触发,降雹前最大回波强度达65 dBz,45 dBz强回波顶高超过8 km。冰雹过程以地闪发生为主,三个降雹区域地闪平均值为92%,而正地闪和云闪比例较低,平均值分别为5%和8%。总闪在三个降雹区域均出现“跃增”现象,两个降雹区域总闪峰值频次时间超前于降雹,而三个降雹区域LFCR闪电跳跃信号时间均超前与降雹,对降雹具有较好的检测作用。以上特征可以为利用VLF/LF闪电监测资料开展贵州冰雹监测预警、降雹识别和人工消雹提供参考。

一次强对流天气过程的闪电与雷达回波特征分析

利用贵州省三维闪电定位资料、C波段Doppler天气雷达资料及探空资料对2017年贵州一次强天气过程中闪电特征及雷达回波特征的相关性进行分析。结果表明:回波顶高与闪电频数的相关性优于回波强度与闪电频次的相关性;不同温度层上,≥30 dBz的回波面积与总闪频次和负地闪频次相关性都比较好,其中零度层高度上≥30 dBz的回波面积与总闪频次相关性最好,且多项式拟合效果优于线性拟合;最大回波强度、回波顶高以及30 dBz强度回波发展高度对闪电的发生具有一定的指示意义。

白云机场一次强对流冰雹过程的闪电特征

采用广东省VLF/LF三维闪电定位资料和白云机场雷达数据对2019年2月21日一次强对流伴冰雹过程的闪电特征进行统计分析。结果表明:冰雹云不同发展阶段闪电的频次,强度明显不同。冰雹云成熟阶段,对流增强,闪电频次快速增大,云顶抬升,正电荷中心强度增大,对冰雹的出现有指示作用。降雹区的正闪电总频数为32次,负闪电总频数为123次,正负闪电强度不大,在-20~20 kV/m。冰雹云内雹和冰晶的碰撞通常使得冰雹获得负电荷,由于雹暴内存在大量的雹粒子,有利于负电荷区的形成,因此降雹区域主要都是负闪电。

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800~2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200~1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上述研究表明:海拔1 500 m以上的中高山地区的大雷电流幅值所引起的反击概率大于岗地和平原地区,在1 200~1 700 m的高山地区,小雷电流绕击相对较高。相对于中高山地区,低山丘陵和平原地区的雷电电磁感应的危害性相对较大。

冰雹云中闪电特征观测研究

通过对西北地区11次冰雹过程闪电定位仪和多普勒雷达观测资料的分析结果表明,闪电5 min频次分布呈现规律变化,在降雹前4～97 min出现频次大于20次的峰值,冰雹过程正地闪占总地闪比值在24.7%～40%之间;闪电密度最大中心区出现在降雹位置之前,闪电逐时空间分布标识出冰雹云的发展移动路径;闪电分布在雷达回波区,并不与雷达最强回波区对应,闪电频次、正地闪所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用。

最大熵原理在闪电强度谱分布中的应用

从最大熵原理出发,探讨了闪电频次与闪电强度之间的关系,得出一分布函数,并针对该函数进行了分析讨论,发现在一个完整的雷暴过程中,闪电频次与闪电强度之间大致遵从负指数关系。为验证该结论的适用性,采用江苏省闪电定位系统获得的闪电资料对其进行效果检验,发现理论结果与实际基本一致。

山东省冰雹云系发展与闪电演变特征分析

对山东地区6次冰雹过程闪电定位仪资料和雷达回波资料进行分析,结果表明:闪电行政区域内10min频次分布呈现规律变化,在降雹前32～220min,10min频次陡然上升。冰雹发生前两个小时正闪电迅速增加,雹后又迅速减弱。雹前正闪电基本占总闪电的50%以上。闪电基本分布在雷达回波内,但闪电密集区与强回波区并不完全对应。闪电密集区移动可以标识出冰雹云的发展移动路径;10min行政区域闪电频次、正闪电所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用。

贵阳不同强度闪电的时间分布特征

本文基于贵州省闪电监测网监测数据,选取贵阳市近9年（2006~2014年）雷电流幅值分别为50k A、75k A、100k A的地闪资料,分析了不同强度的地闪（CG）、正地闪（PCG）的月、时的活动变化特征。

应用XDD03A型雷电探测仪分析对流天气的闪电特征

本文介绍了利用1999年夏季XDD03A型雷电定位仪系统所取得的实时资料与当日探空资料和同一时段的雷达回波资料进行的对比分析。并选取了1999年8月3日至10日两次连续天气过程为背景的层结稳定度指标与该时段的日闪电次数,进行了对比分析,结果发现日闪电次数的变化能反映对流天气的发生和发展。通过分析降雹及暴雨前30分钟的闪电频次,也发现降雹及暴雨前闪电的不同特征。

最大熵原理在闪电时程方程中的应用分析

以最大熵原理为依据,首先通过对雷暴过程中闪电总量与闪电频次的关系分析,得到一分布函数。然后进一步讨论相对闪电量与相对历时时间之间的函数关系,建立闪电时程方程。最后选取江苏省闪电定位仪监测记录中2007—2009年20次雷暴日资料,进行分析计算,论证了最大熵原理在闪电时程中应用的可行性。

贵州中西部冰雹云中闪电特征观测研究

利用贵州省三维闪电监测网资料、新一代天气雷达资料、地面观测资料,对贵州省中西部地区13次冰雹天气过程中闪电特征进行了分析。结果表明:雹暴整个生命史内主要以负地闪为主,且伴随强降水。冰雹云发展阶段,降雹区域闪电频次增加明显,降雹前闪电频次变化均出现“跃增”,部分降雹点出现闪电频次二次跃增;冰雹云消散阶段,闪电频次显著减少。冰雹云总闪、正闪均高于雷雨云,5min闪电频数大于16次且闪电频次上升度大于12次/5min可作为识别冰雹云的参考指标。另外,降雹落区与闪电密度中心区域较为吻合,闪电密度中心位置略偏降雹位置之前,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向。以上这些特征可以为冰雹识别、冰雹短时预警预报及人工防雹作业提供参考。