湖南冰雹灾害天气的地闪特征

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起冰雹灾害天气的进行综合分析,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。     

雷暴中雷电活动与WRF模式微物理和动力模拟量的对比研究

利用WRF模式模拟发生在成都地区的典型雷暴天气过程,得到相应雷电活动过程中微物理和动力输出场,将其与雷电监测定位网所探测到的地闪资料进行对比分析,在电荷分离的微物理学基础上讨论了WRF(Weather Research and Forecasting)模式输出的不同微物理及动力因子与地闪的相关性。结果表明:-10℃到-20℃之间的电荷分离区域内,冰晶粒子与霰粒子质量混合比最大值与地闪频数随时间变化趋势基本保持一致。在雷电活动中后期,霰、冰晶及雪晶粒子最大值位置与地闪密度大值中心位置对应性较好,空间上均能指示地闪发生区域。最大上升速度与风暴相对螺旋度可以指示地闪频数变化,风暴相对螺旋度空间上可指示地闪密度大值中心。模拟结果表明WRF模式微物理及动力输出场可以指示地闪活动的发生时间和位置,表现了日益成熟WRF模式进行雷电数值预报与研究的潜能。     

广东地区雷电活动的气候分布特征

利用地闪定向仪(DF)和时间到达法(TOA)定位技术,1997年3月～1998年6月在研究范围内共计得到404431次地闪资料.分析了地闪的雷电流强度、回击数的气候概率分布特征以及雷电参数的日变化及其空间分布的气候规律.正闪占总闪的比例仅为5.03%,正负闪密度的高值中心均在(114.E,23.N)附近.总体日变化特征明显,全天有两个高值时段,分别为00～06时和12～18时.与北方地区的雷电特征不同.结果表明雷电活动特征可以基本揭示本地区天气活动的时空分布的规律.     

浙江和甘肃两地区地闪特征的初步对比分析

利用浙江和甘肃两地区地闪活动的闪电定位资料,对两地地闪的时间变化规律和强度分布及其差异进行了对比研究.结果表明,两地闪电活动的月变化、日变化以及强度分布差异较大,浙江地区正地闪占总地闪的比例及夜间地闪所占的比例均小于甘肃地区,浙江地Ⅸ地闪频数在6～8月较多,甘肃地区地闪频数在7～9月较多,浙江地区地闪日变化中总地闪达到峰值的时间比甘肃地区要早,而正地闪达到峰值的时间较为一致;最后,将地闪活动与大气不稳定因子(CAPE)结合讨论,对比分析发现夏季杭州附近的CAPE平均值比兰州附近的大,但地闪活动频数对CAPE变化的敏感性要比兰州附近的小.而造成两地地闪活动差异的原因可能与两地不同的地理条件及雷暴产生系统有关.     

典型强龙卷风暴中的地闪活动特征

闪电活动对于强龙卷天气的发生有一定的指示作用,基于闪电定位资料,结合多普勒天气雷达、探空和ECMWF再分析资料对两次典型强龙卷风暴中地闪的时空演变、雷电流强度及正地闪活动特征进行了统计分析,结果表明:地闪主要发生在组合反射率因子≥30 dBZ的区域内,龙卷发生期间,地闪活动减弱且较为分散。不同龙卷风暴的地闪频次差异较大,这与风暴中上升气流的强度有关;当地闪频次从峰值降至最小值期间,龙卷及地,两次过程中地闪频次峰值分别提前龙卷发生约33 min和28 min。同时,龙卷及地之前,地闪会出现连续多次闪电跃增;龙卷等级越强,正地闪表现越活跃,特征越明显,在江苏盐城阜宁龙卷发生期间,还出现了地闪极性从正地闪主导向负地闪主导的反转;两次龙卷风暴雷电流强度随时间的变化规律并不明显,但均小于历史平均值,地闪发生愈频繁的龙卷风暴,对应的雷电流强度值愈小。      

重庆地区复杂地形影响下地闪活动特征分析

利用DEM高程数据和2008—2020年重庆地区ADTD闪电定位资料,研究了重庆地区复杂地形影响下的地闪活动特征。结果表明:（1）重庆地区地闪活动空间分布具有明显的区域性差异,且与地形及海拔高度密切相关,整体表现为自西向东,由盆地、丘陵到高山山地区域地闪活动逐渐减弱,正地闪占比逐渐增大的特征;（2）重庆地区地闪活动年际变化分布不均,月变化呈单峰型,7月为峰值,主要集中在4—9月,占全年的96.3%,日变化呈双峰型,夜间峰值集中在00:00—04:00,白天峰值集中在14:00—18:00,08:00—12:00为地闪活动最弱时段;（3）地闪活动月、季节尺度变化主要受大尺度天气系统支配,地形及海拔高度对地闪活动影响主要体现在日变化的显著差异上,在海拔1 000 m以下的盆地、丘陵和低山区域,夜间地闪频数明显多于白天,具有夜间主导型特征,海拔1 000 m以上的高山山地区域,白天地闪频数多于夜间,具有白天主导型特征,海拔高度越高,闪电越易出现在白天;（4）正地闪强度明显大于负地闪,地形及海拔高度变化对地闪强度影响不明显。      

2007-2019年湖北省地闪分布特征及雷电强度等级划分

根据2007—2019年地闪监测资料,采用数理统计方法,分析湖北省闪电活动时空分布特征,融合地闪密度和雷电流强度,提出雷电强度的概念,并完成湖北省雷电强度等级划分。结果表明：湖北省以负极性闪电为主,占94.7%,平均正地闪强度为50.2 kA、负闪36.0 kA、总闪37.0 kA。闪电活动主要集中在全年的3—9月、全天的14—20时,闪电活动较弱的月份、时段发生正地闪的比例较高。正地闪强度月变化大致呈“V”型,总闪电和负地闪强度逐月波动变化。雷电流强度日变化主要呈单峰单谷型,正地闪强度09时最大,15时最小,总闪电和负地闪13—14时雷电流强度最小,05时最大。地闪密度和雷电流强度存在地域性差异,整体呈东高西低分布特征。湖北省雷电强度可划分为高、中、低3个等级,高值区主要位于湖北东部的大别山、幕阜山与江汉平原交汇地带以及湖北西部山区向江汉平原的过渡地带;湖北西南、湖北西北以及湖北个别边缘区域雷电强度等级较低;中值区主要分布在湖北中部平原一带。     

安徽闪电与雷达资料的相关分析以及机理初探

WSR-98D多普勒天气雷达和新型闪电定位仪是监测灾害性天气十分有效的手段,利用合肥多普勒天气雷达的物理量产品和中国科技大学研制的新型闪电定位仪资料,对2001年7月24日、2002年5月27日、2004年4月6日发生在安徽省的冰雹和强降水的3次天气过程的闪电与雷达回波特征做相关性分析和机理初探,发现一些有意义的统计规律：（1） 闪电发生的数目和变化与回波顶高（ET）有较好的对应关系, 而与垂直含水量积分（VIL）对应关系不明显;（2） 强对流天气的云地闪中正地闪与负地闪发生频次相当,甚至超过负地闪,但正地闪比较分散,负地闪比较集中,闪电发生的位置与强回波位置不一致,云下一般存在一个次正电荷层;（3） 强降水天气的负地闪占优势,闪电发生的位置比较集中并且与强回波位置一致,云下没有正电荷层;（4） 垂直累积液态水含量（VIL）和回波顶（ET）很小处出现的闪电是由云砧和对流云分裂的碎云产生的.     

基于主成分分析的两次雷电过程特性对比

雷电发生时涉及的宏观环境参量多且复杂,考虑不损失大量信息的前提下,基于主成分分析法对两次雷电天气过程进行特性对比,凝练雷电天气潜势预报和临近预报的着眼点,有助于提高其预报准确率。利用闪电、雷达和天气背景资料选取2011—2013年6—8月西宁雷电活动样本,提取同时次探空资料中26个环境参数作主成分分析,深入分析2012年7月29日(过程Ⅰ)和2013年8月26日(过程Ⅱ)两次雷电天气过程的演变和环境条件。结果表明:大气动力和大气温湿类参数与西宁雷电活动关系最为密切,闪电强度累积概率显示动力类较温湿类偏强,平均负地闪强度偏大-1.91 kA,平均正地闪强度偏大1.92 kA。过程Ⅰ表现为西风槽型雷电天气,受大气温湿类参数影响较大;而过程Ⅱ属于副高边缘型雷电天气,明显受大气动力参数影响。两次过程的闪电活动均以负地闪为主,都有明显的日变化规律,且呈单峰型分布。过程Ⅰ在闪电频次上占优势,但在强度上明显弱于过程Ⅱ的。     

湖泊与陆地雷电参数分布特征及其对比分析

根据湖北省雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）2007年1月1日至2016年12月31日监测资料,采用数理统计方法,对湖泊和陆地区域的地闪频次、极性、地闪密度、雷电流幅值和波头陡度等雷电参数分布特征进行了对比研究。结果表明：湖泊与陆地的雷电参数时间变化趋势基本一致。近10 a闪电频次呈明显减少趋势,正地闪比例呈上升趋势;陆地比湖泊区域的闪电频次多,春夏季湖泊和陆地闪电频次差异明显,其中,夏季陆地闪电频次比湖泊多21.1%;湖泊和陆地闪电频次日变化大致呈单峰型,13-18时陆地闪电频次比湖泊多39.7%。湖泊地闪密度比陆地小,湖泊和陆地平均地闪密度分别为2.96次·（km^-2·a^-1）和3.47次·（km^-2·a^-1）。湖泊的平均雷电流幅值较陆地大;湖泊和陆地的平均雷电流波头陡度变化不大,相差一般在1 kA·（μs）^-1以下。     

江西冰雹天气期间的闪电活动特征

利用江西省2003--2008年冰雹天气发生时的闪电探测资料,通过统计分析地面降雹前后的闪电频数和强度等物理量,得到了对江西降雹过程中的闪电活动分布及其演变特征。结果显示,对于江西大部分地区的雷暴过程,回波强度≥40dBz时,就有可能产生闪电。冰雹发生前后的短时间内正闪频数普遍远小于负闪频数,而且多数情况下正负闪频数比增大时,相应的冰雹直径也增大,即正闪比例的变化与冰雹成长过程有较好的关联。正闪强度大都强于负闪。降雹后负闪频数会减小,而正闪频数会有所增大。总闪频数和正负闪比例的分布及变化特征可被用来估算地面降雹时间。强对流天气过程中,若正闪平均强度越强,则发生冰雹天气的可能性就越大。     

利用监测与人工观测数据计算的雷击大地密度比较

利用2004—2007年江西省雷电监测定位系统探测数据获取的雷电数据资料和江西省抚州市各气象站的雷暴记录,进行了雷暴日数的比较,分析了以实测数据计算的雷击大地的年平均密度与以雷暴日计算的雷击大地的年平均密度的差别及其原因。     

浅论大气电过程与天气气候

该文论述了大气电学在天气气候学研究中的渗透，并根据实测资料的对比分析、讨论了晴天大气电过程、雷暴和闪电与天气气候过程之间的相关性和可能的耦合机制。结果表明，区域和全球性雷暴活动是耦合机制的一个关键参量，闪电是直观量，能以参数化形式引入大气环流模式定量地讨论耦合机制；发展的全球电路概念有可能把太阳、大气和地层联结在一起进行整体研究。     

强对流天气综合监测业务系统建设

强对流天气监测是其预报的基础.国家气象中心强天气预报中心利用多源观测资料(常规和非常规资料)建设了强对流天气综合监测业务系统.强对流天气的监测对象包括积云、地面高温、雷暴、地闪、冰雹、龙卷、大风、雷暴大风、短时强降水、雷暴反射率因子、对流风暴(基于雷达资料)、深对流云及中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems,MCS,基于静止卫星红外1通道资料)等不同时段的分布.发展的监测技术主要包括自动站资料质量控制技术、强对流信息提取和统计技术、直角坐标交叉相关雷达回波追踪(Cartesian Tracking Radar Echoes by Correlation,CTREC)技术、雷暴识别追踪分析和临近预报(Thunderstorm Identification Tracking Analysis and Nowcasting,TITAN)技术、深对流云识别技术、中尺度对流系统识别和追踪技术,以及闪电密度监测技术等.强对流天气监测系统自动定时运行,其输出数据与MICAPS业务平台完全兼容.该监测系统在国家气象中心的强对流天气预报业务中发挥了重要作用.     

基于MODIS数据的地表覆盖种类与地闪分布特征关系研究

利用2008—2013年MODIS 3级数据土地覆盖类型产品MCD12Q1及重庆市ADTD闪电定位资料,以重庆市内106°~107°E,29°~30°N范围的矩形区域为研究区域,结合频次、强度、时段、地貌等要素对局地内的地表覆盖种类与地闪分布关系进行了研究,结果表明:研究区内地闪分布在各地表覆盖种类上差异显著,在水域、农田、城镇上的闪电密度都高于平均值;地闪中轻中度闪电、强闪电的分布在同一地表覆盖种类上的差异明显,强闪电更易产生于水域、林地种类上;同一地表覆盖种类上地闪分布与季节的关系不明显;地闪活动在某些地表覆盖种类上的昼夜分布具有明显差异;植被覆盖面上的地闪分布与地貌条件关系密切,同一类覆盖面上的强闪电比例与海拔高度呈正相关关系。     

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料, 分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系。(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程。在整个雷暴生命史中以负地闪为主, 占69.3%;正闪在雷暴发展的初始和结束阶段占比较大。(2)闪电频数分布与强雷达回波区域存在着较好的对应关系, 闪电活动位置稍有提前, 地闪频数峰值的时间比雷达回波峰值时间平均提前了11.1 min。(3)回波顶高是产生闪电的先决条件, 闪电较多分布在回波顶高9~15 km范围内, 地闪频数峰值落后于回波顶高峰值12~18 min。      

云南强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性

利用闪电监测资料和多普勒天气雷达探测资料,对2007年汛期强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性进行分析,结果表明:云南大多数暴雨属于强对流性暴雨,而且以负闪电为主,负闪电占总闪电的90 %以上;暴雨日降水量与日闪电数相关小,强的降水不一定有强的闪电活动,但大的日闪频数一般对应的暴雨日降水量大;伴随有闪电活动的强对流暴...     

用TRMM/LIS资料分析长江三角洲地区的闪电活动

统计分析了1998~2004年长江三角洲(长三角)地区由星载闪电成像传感器(LIS)观测的闪电资料，发现了该地区LIS闪电活动的一些时空分布特征:闪电次数的年差异较大，最多年份是最少年份的3倍；7~8月盛夏季节是闪电高发期，闪电次数和日数分别占全年的70%和60%；闪电高发期间的抬升指数(IL)小于-2℃；7~8月闪电主要集中于午后，3~6月则集中在上半夜；上海地区单日LIS闪电次数超过8次时，多伴有强对流天气和短时强降水；长三角地区的闪电活动区主要分布在上海的东部，部分沿江、沿湖地区和浙江的龙门山等山区；水域闪电少于陆地，大城市城区下风方向闪电活动较多，部分雷暴刚入海时有加强的趋势。分析表明:太阳辐射的季节变化和日变化等是造成闪电时间分布的主要原因；地形的动力作用和下垫面的物理特性及其差异是造成气候意义上中小尺度闪电空间分布差异的主要原因。文章对LIS闪电定位资料进行了探测效率订正，根据LIS注视时间计算了闪电密度，并与地基闪电定位资料和多普勒天气雷达资料进行了对比。LIS闪电活动特征的分析，对雷暴预警和防灾减灾有指导意义。     

闪电放电特征和雷暴电荷结构研究

文章综述了近10年来对闪电物理过程和雷暴电荷结构等方面的主要研究进展。利用自行研制的高时间分辨率新型闪电探测和定位技术,获得中国不同地区的闪电特征及放电参数,组织首次青藏高原综合闪电观测实验,揭示高原雷暴及其闪电活动的特殊性,并利用数值模式探讨其成因;将原子结构理论应用于闪电光谱研究,并进行闪电光谱的实验观测和理论研究,获得可见光频段的闪电光谱记录;完善空中人工引发闪电技术,解决近距离严酷电磁环境条件下闪电的光、电信号测量技术,寻找闪电双向先导传输的光学和甚高频辐射证据,并利用人工引发闪电技术对防雷设施进行试验研究;另外,在闪电与天气、气候关系的研究方面也进行了初步探讨。     

Recent Advances in Research of Lightning Meteorology

Lightning meteorology focuses on investigating the lightning activities in different types of convective weather systems and the relationship of lightning to the dynamic and microphysical processes in thunder- storms. With the development and application of advanced lightning detection and location technologies, lightning meteorology has been developed into an important interdiscipline between atmospheric electricity and meteorology. This paper mainly reviews the advances of lightning meteorology research in recent years in China from the following five aspects： 1） development of advanced lightning location technology, 2） char- acteristics of lightning activity in different convective systems, 3） relationship of lightning to the dynamic and microphysical processes in thunderstorms, 4） charge structure of thunderstorms, and 5） lightning data assimilation techniques and application to severe weather forecasting. In addition, some important aspects on future research of the lightning meteorology are proposed.