1961-2008年广东省雷暴时空变化与气候变暖的关系

为研究广东省雷暴时空变化与气候变暖的关系,通过对广东省内所有站点的观测数据进行均一性检验后,选取37个测站1961-2008年的雷暴和气温资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,分析了广东省的雷暴日数和年平均气温的变化特征.结果表明,随着广东省各地年平均气温的升高,广东省年平均雷暴日数以每10年4.52 d速率减少,并且年平均雷暴日数与年平均气温分别存在准5、12、20年和4、8、12、20年的多时间尺度的演变特征.     

广东地区近53年雷暴活动特征分析

利用广东省86个常规观测站近53a(1960—2012年)雷暴逐日观测资料,使用数理统计、气候倾向率、滑动平均、M-K突变检验和Morlet小波分析等方法,分析了广东地区雷暴变化的基本气候特征,结果表明:广东地区年平均雷暴日为74.8d,属于多雷区;近53a广东省雷暴总体为减少趋势,1984年发生突变;雷暴的发生有明显的季节和月变化特征,雷暴日主要集中在5—8月,与广东省的汛期及台风季节相吻合;有2个多雷暴带,分别为清远及珠江三角洲一带和湛江、茂名一带;广东地区雷暴存在多尺度振荡,主周期为11a左右,另外还存在3~5a、18a左右的变化周期。     

江门市雷暴多发期气候特征研究

使用江门市1961-2010年和广东省其他20个地级市1971-2010年期间的逐日雷暴日数资料,用频率分析和主因子分析等方法,对江门地区雷暴多发期的气候特征进行了研究。结果表明,江门地区的雷暴气候特征与广东省其他市的相关性高,其雷暴发生的气候规律在广东地区有很强的代表性。江门地区的雷暴多发期为4-9月;其中雷暴多发期又分为4-6月和8-9月的前、后雷暴多发期,7月为过渡期。前雷暴多发期有先下降然后上升的气候变化趋势,突变年份是1983年,与西风带大气环流的20世纪80年代初的突变对应。在候尺度的突变分析中,发现突变出现在5月第4候,与很多研究公认的南海夏季风的平均爆发日期一致。     

西安咸阳机场雷暴天气统计分析及其观测方法

利用西安咸阳机场1997—2012年的地面气象观测资料,对本场近16a雷暴发生情况进行统计分析,结果表明:咸阳机场夏季雷暴最为频繁,高峰期在7—8月,而且持续时间也较长;雷暴发生时间有明显的日变化特点,晚上多于白天,前夜多于后夜;西方、北方、西北方向是机场产生雷暴最多的区域,其余方位的雷暴概率较小。雷暴过境时气温普遍下降,平均气温下降2.1℃,1h气压平均上升约1hPa,风速骤增,小时平均风速的平均值为5.1m/s,日降水量平均为8.1mm。     

澄海区近57年雷暴的气候特征分析

根据澄海国家气象观测站1959—2015年雷暴资料,采用线性回归、小波分析和突变检验等方法,分析了广东省汕头市澄海区雷暴的气候特征。结果表明:澄海区年平均雷暴日数为35.3 d,属于中雷区,近57年,雷暴日数以-0.136 d/年的速率微弱减少,减少趋势不显著;年雷暴日数有着较好的10~15年的年代际变化周期以及准5年周期;2007年为澄海区雷暴突变年;雷暴月、季变化明显,6月、夏季以及汛期为雷暴多发时期;澄海区平均初(终)雷日分别出现在3月17日(10月13日),雷暴持续期平均为210.7 d,呈缩短趋势。     

广东的雷暴及其分布

雷暴是积雨云中、云间或云地之间所带的电荷产生一定电位差，发生放电和雷声的天气现象。雷暴常伴随冰雹、龙卷、大风和暴雨同时发生，常使通讯设施和高层建筑物遭到破坏，人民的生命安全受到危害。特别是雷电引入高电位时造成的危害更大。因此，为使人们对广东雷暴的情况有所了解。本文将全省气象台站自建站以来的雷暴资料进行统计和分析，现归纳如下：1广东省雷暴概况广东地处低纬，太阳辐射强烈，气温高。又濒临海洋，水汽来源丰富，空气湿度大，湿暖多雨。在热力、动力或地形等产生一定强度对抗时，会出现雷暴，就全省而言，一年四季都…     

珠海市近30年雷暴的气候特征分析

根据珠海市1978—2007年雷暴监测资料和广东省1999—2006年闪电定位资料,采用了数理统计、小波分析等方法,分析了珠海市雷暴的气候特征。结果表明,近30年来珠海雷暴日数呈波动下降趋势,平均每10年减少3.08 d,全年各月均可能发生雷暴,主要集中在4—9月,约占全年的90%以上,83%的雷暴发生在白天,以13:00—15:00最活跃,约占总雷暴日数的28.9%,雷暴日数存在13~19年的震荡周期,地闪主要分布在珠海的西北-西-西南部、东北部,高空槽和副热带高压形势下,雷暴天气出现最多。     

永康45年气候变化分析

利用滑动平均、多项式倾向率等方法，对永康近45年月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、日照时数、各类天气现象等资料进行统计分析。结果发现永康近45年气候变化特点为：气温先逐渐降低，自80年代开始回升，特别是90年代中期以来，气温增暖的趋势更明显；降水具有明显的年代际变化特点，多雨期与少雨期交替出现，21世纪后又进入了少雨期；日照趋于减少。近期开始回升；雷暴天数呈下降趋势，大雾天数为先升后降的趋势，最近10年雷暴、大雾天数明显减少．但雷电灾害、大雾造成的损失却明显增加。     

近30年西藏地区雷暴变化特征

利用西藏地区38个观测站点1979-2008年雷暴资料,采用旋转EOF分析、合成分析、小波分析及趋势分析等统计方法对西藏地区雷暴的时空变化规律进行了研究.结果表明:两藏地区以午后短时热力性雷暴为主,雷暴平均总次数存在准15年的周期变化,年雷暴平均总次数呈逐年减少趋势,2000年以后这种趋势更为明显.雷暴持续期变短,但也...     

海南夏季雷暴时空分布特征及成因

利用海南18个市县雷暴资料、海南地形高度资料、海南日最高气温资料、海口和三亚2个测站日辐射观测资料和海南中尺度乡镇自动站逐时风资料等,研究海南夏季雷暴时空分布特征及可能原因.结果表明:海南大部分地区夏季雷暴主要发生在白天,集中发生在午后,只有以三亚为代表的南部地区表现出雷暴主要发生在夜间,与其余地区相反.研究认为这种差...     

1951-2010年大连市雷暴气候统计特征

利用1951-2010年大连雷暴资料,通过数理统计、Mann-Kendall和Morlet小波分析等方法研究大连市雷暴的气候特征。结果表明：近60 a年大连市年平均雷暴日较多,年际和年代际变化较大,年雷暴日呈增加趋势,每10 a雷暴日增加0.5 d。初雷日明显提前,终雷日明显推迟。雷暴有很强的季节性特点,集中出现在5-9月,而6-8月占近6成;夏季多于秋季,冬季最少。逐月平均雷暴分布与月平均气温、月降水量呈同相单峰形,7月雷暴出现高峰值,10月雷暴锐减。雷暴出现频率以02-06时为最高,16-20时为最低。雷暴日数的年际和年代际变化存在不显著的2-4 a和14-16 a振荡周期,并且在1972年发生突变。     

三种机器学习方法在广东雷暴大风自动识别的应用效果评估

基于2012—2019年自动站雷暴大风观测实况和对应雷达回波,利用传统机器学习方法(决策树)和深度学习方法(CNN、YOLO)等三种机器学习方法分别建立雷暴大风自动识别模型。根据广东雷暴大风回波特征,选取50 dBZ高度、反射率因子强度梯度等5个回波参量作为决策树的特征因子;将1～9 km高度的雷达回波分为11层,作为YOLOv3的输入层,使其由原3个特征层扩展到11层,训练优化后的YOLOv3可更合理刻画雷暴大风的空间结构特征。经批量测试和业务试运行试验,检验结果表明：三种模型中基于决策树的模型虚警最高,基于CNN的模型漏报最多,基于YOLO的模型识别效果最好,其POD和CSI均最高。通过对广东2020年汛期5次系统性和5次局地性雷暴大风过程进行分类型自动识别效果评估,并选取任意天气下长达30天连续时段进行不间断识别检验,结果表明该算法对于不同类型的雷暴大风均有较好的识别能力,具备业务化应用前景。     

雷电定位系统与人工观测雷暴日数统计比较

为了利用雷电定位系统 (lightning location system,LLS) 资料统计人工观测雷暴日数,采用湖北省2007—2012年LLS监测资料,选取25个气象站为圆心,统计其不同监测半径 (r) 圆区域内LLS监测的雷电日数,并与人工观测雷暴日数进行比较。结果表明:r≤7 km时,LLS监测平均年雷电日数小于人工观测平均年雷暴日数;r≥8 km时, LLS监测平均年雷电日数大于人工观测平均年雷暴日数;r=22 km圆区域内年平均雷电日数可替代最大年雷暴日数。根据r=7 km,r=8 km圆区域内LLS监测的年雷电日数、年平均地闪密度资料,分别采用直接替代法、地闪密度法和该文提出的二元法计算年雷暴日数,结果显示:二元法效果最好。二元法计算的2007—2012年25个站平均年雷暴日数与人工观测相等,平均差异为7.4%;二元法计算的2013年年雷暴日数与人工观测相差0.8 d,平均差异为12.3%。     

广东一次飑线过程中一个雷暴单体成熟阶段的电荷结构演变特征的数值模拟

为了进一步印证以往观测反推得到的广东地区雷暴云多偶极性电荷结构的结论,利用加入了起放电参数化方案的WRF模式,模拟了广东在2017年5月8日发生的一次飑线过程,并对这次飑线过程中一个雷暴单体成熟期的电荷结构演变特征进行分析,通过分析动力、云水含量、各水成物粒子混合比及携带电荷情况,讨论了电荷结构的形成及演变机制。结果表明,成熟阶段的单体,电荷结构从三极性逐渐演变为偶极性。这是因为在成熟初期,霰粒子在有效液态水含量适中且温度较高的地方与冰晶/雪花粒子发生了非感应碰撞,因此底部霰粒子携带正电,雷暴云底部形成次正电荷区,电荷结构为三极性。而在成熟后期,由于丰富的云水含量,使冰粒子的凇附过程增强,霰不断增加,冰晶和雪花不断被消耗,温度较暖区域与霰共存的冰晶和雪花急剧减少,使得该区域大小冰粒子的非感应碰撞起电急剧减少,此处霰粒子不能再通过非感应碰撞获得正电荷,底部次正电荷区随之消失,雷暴云的电荷结构转变为偶极性。此结果和以往观测反推得到的结论不同,这表明,对南方雷暴电荷结构还需继续深入认识。      

广东一次雷暴过程的宏微观及电特征的数值模拟

采用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟了2015年7月17日广东清远一次系统性强雷暴过程,探究此次雷暴的宏微观及电活动特征,从微物理角度出发,分析电荷结构的复杂成因。结果表明,由于水汽充足,上升气流速度大,云体高度高,小粒子随着强上升气流快速上升,迅速增长为雨滴等大粒子,降水出现早,强度大,较高的气温,使得很难产生固态降水。本次过程中,电荷结构由三极性结构逐渐演变成偶极性结构,这是由于霰的自动转化作用较强,中层霰粒在雷暴云成熟期转化为雹下落,上升气流由于强降水的发生不能维持,冰晶和霰粒子分布区域重合面积减少,非感应起电减弱,使得下部电荷结构消散。较高的电荷区高度使得云闪数目远远多于地闪数目。      

基于数理统计方法的闪电气候研究

基于广东省1999—2015年闪电定位系统数据,利用数理统计方法得出广东省闪电气候年际变化特征、季节变化特征、月变化特征,利用最小二乘法得到闪电密度气候变化趋势系数和年、季节的气候倾向率。利用Matlab来对广东省1999—2013年的雷暴日进行分析,得出其年际周期变化规律,最后采用EOF方法,借助Arc GIS平台得出广东省闪电密度空间向量场分布图。结果表明:由1999—2015年,广东全省的地闪密度总体趋势是逐渐增加,闪电日数最多的月份集中在6—8月(夏季);雷暴日存在变化具有周期性、规律性,分别有13～16 a,7～11 a、2～6 a 3种不同尺度的周期;闪电密度空间分布特征主要有一致型、局部型、纬向型和经向型4种类型。     

近50年广东省雷暴、闪电时空变化特征的研究

用1957-2004年广东省24站和1951-2004年曲江、广州、汕头、湛江4站的年、月雷暴、闪电的观测资料，研究了广东省年、月的雷暴日、闪电日的时、空分布特征。对年雷暴日、闪电日的经验正交分解表明，在研究的时间段内。广东省年的雷暴日、闪电日都有明显减少的趋势。广东省平均每10年雷暴日减少4．8天、闪电日减少9．5天。雷暴日和闪电日的趋势变化有明显的区域特征，雷暴日减少最明显的是在广东雷州半岛的湛江、徐闻；广东东南部的雷暴日、闪电日则减少不多。闪电的负趋势比雷暴的负趋势更明显。研究表明，雷暴日、闪电日的长期趋势有明显的季节变化。5-9月是雷暴日、闪电日减少最明显的月份，冬季（12、1、2月）的雷暴日、闪电日略有增加。1983年以后广东冬季的雷暴、闪电比1980年以前更加频繁。广东雷暴、闪电的减少是气候变化的一个反映，它们与广东省雨日的气候变化比较一致。     

极端雷暴大风的环境参量特征

为了研究极端雷暴大风天气环境要素特点,选取2002—2017年中国各地区极端雷暴大风个例95个和不伴随强对流的普通雷暴个例95个,通过两者间关键环境参数的对比,揭示极端雷暴大风事件的关键环境参数特征。结果表明:极端雷暴大风天气发生在对流层中层相对干的环境下,表现为400~700 hPa极端雷暴大风对应的单层最大温度露点差和平均温度露点差平均值分别为25.7℃和13.6℃,而普通雷暴的相应值分别为16.2℃和6.5℃。统计结果表明:尽管产生极端雷暴大风的对流风暴和普通雷达对应的地面露点差异并不大,但前者相应的大气可降水量（平均值为37 mm）明显低于后者（平均值为51 mm）,差异突出表现在两者湿层厚度的不同上;相对于普通雷暴事件,极端雷暴大风事件对应的对流有效位能值（平均值为1820 J·kg-1）明显高于普通雷暴事件的对应值（平均值为470 J·kg-1）;此外,极端雷暴大风事件对应的对流层中下层垂直温度递减率、下沉有效位能、夹卷层平均风速和0~6 km,0~3 km垂直风切变均明显大于普通雷暴事件对应的相应值。     

宿州雷暴气候特征及其灾变G ANN预测模型研究

根据宿州市5个气象站1957-2008年雷暴日观测资料,利用数理统计方法分析了宿州雷暴的时空分布规律,以及雷暴与降水、温度的关系。结果显示：宿州属于多雷区,南部多于北部,南北相差3.21-4.65天;年际变化大,年累计雷暴日最多相差37天,初终雷及无雷期年际间振荡的幅度较为剧烈,52年来累计雷暴日线性减少的趋势明显,减少幅度为1.61-2.89天/10a;季分布以夏季最多,冬季最少;月分布呈单峰型,雷暴多集中在4-9月,以7月最多,12月最少;日分布呈单峰型,以16：00-18：00频率最大;多年平均月雷暴日数序列与相应的气温、降水量之间呈显著正相关。为了进一步预测雷暴的长期演变趋势,以埇桥为例建立了雷暴多发年份灰色人工神经网络组合预测模型,预测下一个雷暴多发年将发生在2025年。     

“2007.08.13”汕头强雷暴天气雷达回波特征分析

根据2007年8月13日汕头强雷暴天气的雷达资料和闪电定位资料,利用统计和对比分析的方法,分析闪电活动与雷达回波之间存在的关系。结果表明:强回波面积与闪电次数具有显著相关关系,闪电活动相对于强回波面积的变化有10 min的提前量;闪电发生的位置变化与强回波的移动密切相关,而速度回波更清晰地反映和预示雷达回波的移动趋势。基本速度图中的辐合区也是闪电活动频繁的区域,雷暴发生前40 min,风廓线图中出现断裂的双干区,随后该双干区自上而下迅速遭到破坏。双干区的出现和破坏是雷暴天气产生的先兆特征。