地基遥感西藏改则站大气可降水量变化特征及其与夏季降水的关系

利用中日JICA项目2010—2011年期间的地基GPS探测逐时大气可降水量(PWV)资料,分析了西藏西部改则站PWV的季节变化和日变化特征及其与夏季降水的关系。结果表明:(1)该站PWV存在明显的季节变化特征,其高(低)值出现在6—9(12—3)月,呈现出明显的单峰型变化特征,同时表现出春季持续上升和秋季快速下降的特点。(2)谐波分析表明,改则站各季PWV日变化均以日循环为主,只是夏季也表现出一定的半日循环特征。(3)改则站PWV存在明显的日变化特征,低值一般出现在当地时间的凌晨至次日上午,各季谷值普遍出现在当地时间10∶00前后;高值通常出现在当地的午后至午夜,但各季最大值出现时间不固定;(4)改则站降水通常都发生在PWV高值期,降水发生前后PWV有明显的逐渐积累与迅速下降的变化特征,PWV达到峰值的时间提前于降水。PWV对累积降水频次的影响要比累积降水量更显著。     

新疆伊犁河谷不同季节降水的日变化特征

利用2012—2019年新疆伊犁河谷10个气象站逐小时降水资料,分析该区域不同季节降水的日变化特征。结果表明:(1)伊犁河谷春季、夏季和冬季的累计降水量日变化呈单峰型,秋季呈双峰型。四季累计降水量日变化的低值都出现在下午(15:00—19:00),高值时段在春季、秋季和冬季的上午(10:00—12:00),夏季高值出现在前半夜(22:00)。(2)同一季节累计降水频次和累计降水量的日变化特征类似,逐时平均降水量和降水频次峰值的空间分布均存在明显区域差异。(3)伊犁河谷四季均以短历时降水事件为主,该类事件在夏季出现比例最高(89%),冬季出现比例最低(70%),且短历时降水事件是夏季总降水量的主要贡献者,而长持续性降水事件是冬季总降水量的主要贡献者。(4)伊犁河谷四季降水的日循环与降水的持续性之间都存在密切关系,其中持续2～8 h和1～4 h的降水事件是春季和夏季降水量日变化峰值的主要贡献者,不同持续时间降水事件对秋季和冬季降水量日变化峰值的贡献大致相等。     

云南西双版纳地区闪电活动特征

应用2017—2018年云南省VLF/LF三维闪电定位数据和1987—2006年云南省人工雷暴日观测数据,运用数理统计、空间插值等方法分析"雷都"西双版纳闪电活动的时空分布特征,运用网格法将闪电定位数据转化为网格雷电活动日,研究人工观测雷暴日与闪电定位监测资料的相关性。结果表明:西双版纳地区雷电活动从3月就开始逐渐增多,峰值出现在7—8月。就闪电频次而言,云闪少于地闪、正闪少于负闪,正地闪明显多于云南省其他地区。11月闪电强度较大,但频次较少;7月闪电频次较多,但强度较小。云闪多发生在8 km以下,平均高度为4.914 km。地闪和云闪密度分布一致,北部高而南部和东西部低;云闪的强度明显高于地闪,但在空间分布上均是北部弱而南部和东西部强。人工观测雷暴日与网格雷电活动日的逐月分布特征较一致。研究还表明:西双版纳在云南省范围内是人工观测雷暴日最多区域,也是网格雷电活动日最多区域。     

安徽省马鞍山地区闪电时空分布特征

利用2006--2009年安徽省LD—II型闪电定位资料,对马鞍山地区闪电时空分布特征的分析表明,马鞍山地区以负闪为主,负闪占总闪电数的98％,平均闪电强度44．5kA。正负闪电发生的频次有明显的季节变化和日变化特征。闪电季节变化上呈单峰型,峰值出现在7月,集中发生在5—9月的雨季,占总闪电频次的97％;闪电日变化上呈双峰型,峰值出现在14：00和21：00。闪电强度冬季低、夏季高,多集中于20～30kA之间。平均地闪密度有两个明显的极大值中心,一个是穿越和县和含山中部的狭长带状区域,另一个集中在和县北部。平均闪电强度和平均地闪密度在空间上呈相反的分布形式。利用实测的地闪密度与雷暴日的关系得出了适用于马鞍山地区1市3县的地闪密度计算公式。     

地基GPS遥感西藏改则站大气可降水量变化特征及其与夏季降水的关系

利用中日JICA项目2010-2011年期间的地基GPS探测逐时大气可降水量（PWV）资料,分析了西藏西部改则站PWV的季节变化和日变化特征及其与夏季降水的关系。结果表明：（1）该站PWV存在明显的季节变化特征,其高（低）值出现在6-9（12-3）月,呈现出明显的单峰型变化特征,同时表现出春季持续上升和秋季快速下降的特点。（2）谐波分析表明,改则站各季PWV日变化均以日循环为主,只是夏季也表现出一定的半日循环特征。（3）改则站PWV存在明显的日变化特征,低值一般出现在当地时间的凌晨至次日上午,各季谷值普遍出现在当地时间10：00前后;高值通常出现在当地的午后至午夜,但各季最大值出现时间不固定;（4）改则站降水通常都发生在PWV高值期,降水发生前后PWV有明显的逐渐积累与迅速下降的变化特征,PWV达到峰值的时间提前于降水。PWV对累积降水频次的影响要比累积降水量更显著。     

黑龙江省闪电活动及与降水、气温相关特征分析

利用2006—2008年国家雷电监测网数据库中黑龙江省闪电监测资料,结合自动站资料,采用统计分析方法对黑龙江省闪电的时空分布特征、强度分布及闪电频数与月平均降水量、月平均气温的关系进行了分析。结果表明:近年来黑龙江省闪电活动年变化呈增加趋势;夏季地闪活动频繁,冬季很少有地闪发生,地闪日变化大部分呈双峰态势;闪电密度的地区差异十分明显,山区及邻近地区明显大于平原地区,密度高值区位于大兴安岭地区,其中以塔河最高;地闪密度随季节呈明显的纬度变化,春季到夏季有明显的北进过程,而夏季到秋季则呈明显的南退过程;正闪与总闪具有相同的强度谱分布,谱型较负闪略宽;正闪密度强值中心有两个,位于大兴安岭地区,季节移动规律与总闪相似;黑龙江省雷电频数与月平均降水量呈较好的线性相关,与月平均气温呈较好的指数相关。     

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。      

2011年度江苏省雷电活动及雷击灾害特征

从雷暴日时间分布、区域性雷电活动时间分布、地闪时间分布等方面分析了2011年度江苏省雷电活动的时间分布特征,并从雷暴日空间分布、地闪频次空间分布等方面分析了雷电活动的空间分布特征,继而对2011年度江苏省雷电灾害的时空分布及受灾类型特征进行了分析.结果表明:2011年江苏省雷电活动峰值出现在8月,全省范围雷暴过程达11次,较往年偏多,11月出现2次大范围雷暴过程,为历史罕见;全省雷电活动空间分布总体为南多北少,江淮之间南部及苏南中东部大部分地区为雷暴高发区;雷电灾害主要出现在6—8月,办公电子设备受损案例最多,其次为家用电子设备;85%的雷击人员伤亡事故发生在农村.最后,提出了雷电防御的对策及建议.     

三维地闪监测数据分析与校验

选取福建省2015年三维系统地闪资料,采用同期雷电定位系统(ADTD)资料对其时空分布特征进行分析,利用雷电流峰值记录仪数据对2套系统地闪探测效率和定位误差校验,同时结合IEEE工作组和电力行业推荐的概率公式对三维系统地闪雷电流分布特征进行分析。结果表明:(1)2套系统监测到全省地闪密度空间分布趋势比较一致,在三明西南部地区及福州西部零星地区,三维系统地闪密度更低。(2)2套系统地闪频次年变化和日变化均呈单峰变化特征,但年变化中的10—12月,以及日变化中的09:00—12:00,三维系统监测到地闪频次更少。(3)三维系统地闪回击探测效率为40%,平均定位误差为2.75km。(4)在0~50kA区间,相比于负极性地闪,三维系统正极性地闪雷电流幅值分布更加集中,在26~84kA区间三维地闪雷电流幅值相比于IEEE推荐值和规程推荐值偏大。     

北京地区正地闪时间分布及波形特征

为了给雷电防护及机理研究提供必要的基础数据,利用闪电定位资料和电场快慢变化资料,对北京地区正地闪的时间分布规律及波形特征进行了统计分析。结果表明:北京地区正地闪分布随月份而不同,较大频次出现在5—7月,较高比例出现在春、秋季(3—5月和10—11月);而一天内的正、负地闪分布具有反对应关系,正地闪在傍晚(15:00—21:00,北京时)具有较大的频次和较高的比例,且该比例随闪电频次增大而呈减少的趋势;正地闪多为单次回击,多回击正地闪数占正地闪总数的3.89%;正地闪波形上升沿时间分布范围为5～28μs,平均为11.55μs,慢前沿时间分布在2.8～23.6μs之间,平均值为9.41μs,慢前沿幅度与回击峰值比为53%,过零时间为43.97μs,负反冲深度均值为20.75%,辐射场归一化到100 km的回击场强峰值为13.66 V/m;正地闪连续电流持续时间平均值为113 ms,具有连续电流的正地闪比例高达69.2%,其中48.7%具有长连续电流过程。     

1959—2008年田阳雷暴气候统计特征

对田阳1959—2008年雷暴资料进行回归统计,采用气候倾向率,气候趋势系数进行雷暴特征分析。结果表明：近50 a田阳年雷暴日数呈增加趋势,初雷日期明显提前,终雷日期稍有后延。逐月平均雷暴分布与月平均气温、月降水量呈同相单峰形,8月雷暴出现高峰值,9月雷暴呈锐减。雷暴夏季多于春季,秋冬季少于春季,汛期4—9月雷暴占90%。雷暴活动日分布,14—20时出现频率最高,20—08时出现频率次之,08—14时出现频率最低。研究结果可为国民经济建设和防雷工程设计、雷击风险评估及雷电灾害防御与管理工作提供科学依据。     

华中地区不同地形下的雷暴地闪特征分析

利用湖北省2013—2018年6—8月ADTD闪电探测数据对该地区的闪电活动进行特征分析后发现, 地闪密度和日变化特征与地形密切相关, 其中, 闪电密度高值区出现在海拔500~1 500 m的中尺度山脉向平原的过渡地带以及山脉之间的平原(河谷)地区; 山区的地闪集中在午后至傍晚时段, 具有明显的单峰特征, 平原的地闪日变化相对平缓, 虽然主峰值同样出现在午后, 但夜间地闪活动依然活跃。基于2015—2016年6—8月逐6 min雷达组合反射率拼图产品和地闪资料挑选了94例伴有显著闪电活动的雷暴系统个例, 经统计分析后发现, 雷暴系统的初次地闪、峰值地闪和末次地闪均集中出现在13:00—18:00, 其中, 山区雷暴的地闪持续时间较短, 地闪频数峰值较小; 平原雷暴的地闪持续时间更长, 地闪频数峰值也更大; 山麓雷暴的特征则介于两者之间。利用ERA-Interim再分析资料进行成因分析后可知, 地形强迫和局地热力不稳定是影响湖北山区夏季闪电密度分布和日变化特征的关键因子。      

德清县雷电活动时空分布特征及雷击灾害风险区划

利用近4 a德清县内地闪数据,采用网格法绘制地闪密度图,并对近40a的德清雷暴日数据进行分析,同时对雷击灾害风险进行区划研究。结果表明：20世纪70-80年代德清县雷暴日较90年代和2000年以后偏多|1971-2000年雷暴日呈现下降的趋势,但2000年后雷暴日数呈上升趋势|除12月以外每月均有雷暴发生,7月和8月是雷暴日高发期|春夏季雷暴日较多,秋季次之,冬季较少发生雷暴。雷电主要出现在12-13时和15-16时。至2010年,德清县大部分乡镇的地闪密度均大于4次/km²,落雷密集区面积逐年增加,高密集区有向山区和东北部乡镇扩散的趋势。落雷的分布与地形有密切关系,西北部高海拔山区和海拔在50-200m的低坡丘陵地带落雷密度较大。德清县莫干山至对河口水库一带、县城武康北部、洛舍和钟管镇交界一带及雷甸镇的西南部均为雷电灾害高风险区。     

基于地基微波辐射计遥感的天津大气水汽和液态水特征

利用2013年3月至2017年2月天津西青地基35通道微波辐射计观测资料,分析天津地区大气水汽和液态水特征。结果表明：天津地区各季节积分水汽和积分液态水的日变化趋势基本一致,均呈单峰型日变化特征,其中夏季最大,秋季次之,冬季最小。各季节积分水汽最大值出现在23：00时（北京时,下同）的概率均明显大于其他时次,夏季和冬季的积分液态水的最大值出现在14时的概率最大,春季和秋季分别出现在10时和13时的概率最大。天津地区水汽密度由地面至3.5 km处逐渐减小,递减梯度由夏季、秋季、春季和冬季的顺序依次增大,各季节从1.5 km往上日变化均不明显。1 km以下,春季、夏季和秋季平均水汽密度的日变化曲线呈双峰型,主峰值分别出现在08时、11时和12时左右。冬季呈单峰型变化,峰值区出现在12-16时。液态水密度随高度分层变化,夏季的液态水密度大值区（0.08-0.14 g·m^-3）为5-6 km,在18-20时出现最大值。秋季、春季和冬季液态水密度的大值区出现的高度为1.5-3.5 km,但数值依次减小,春季和冬季的最大值出现在05时前后,秋季则出现在02时左右。另外天津地区水汽、液态水与温度和降水量的变化趋势基本一致,除夏季06-18时及冬季部分时次外,水汽与温度呈正相关。液态水与温度相关性较差,但与降水量呈正相关,全年液态水与降水量夜间的相关性大于白天。     

德清县雷电时空分布特征及雷击灾害风险区划

利用近4 a德清县地闪数据,采用网格法绘制地闪密度图,并对近40 a德清雷县暴日数据进行分析,同时对雷击灾害风险进行区划研究。结果表明：20世纪70—80年代德清县雷暴日较90年代和2000年以后偏多;1971—2000年雷暴日呈下降趋势,但2000年后雷暴日数呈上升趋势;除12月以外每月均有雷暴发生,7月和8月为雷暴日高发期;春夏季雷暴日较多,秋季次之,冬季较少发生雷暴。雷电主要出现在12—13时和15—16时。至2010年,德清县大部分乡镇地闪密度均大于4次/km2,落雷密集区面积逐年增加,高密集区有向山区和东北部乡镇扩散的趋势。落雷的分布与地形有密切关系,西北部高海拔山区和海拔在50—200 m的低坡丘陵地带落雷密度较大。德清县莫干山至对河口水库一带、县城武康北部、洛舍和钟管镇交界一带及雷甸镇西南部均为雷电灾害高风险区。     

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.     

1956—2019年昌北国际机场高影响天气变化特征

基于1956—2019年参证气象站记录的雷暴、闪电、暴雨、高温、低温、雾和霾等气候资料,利用常规气候统计及Morlet小波方法对影响昌北机场安全运营的高影响天气事件演变及周期变化规律进行统计分析。结果表明:1)雷暴多出现于春夏季,年均雷暴日数为49.8 d,呈波动下降趋势。2)春夏季闪电高发,且夏季机场附近存在较明显的闪电集中区域,闪电高频时段为13—20时,最高峰为15时。3)年均暴雨、大暴雨日数分别为5.0 d和0.8 d,呈缓慢增长趋势,暴雨集中在4—8月,大暴雨集中在4、6月,二者均在6月份最多。4)夏季高温日数呈缓慢增加趋势,7月份最多,8月份次之;冬季低温日数呈明显下降趋势,1月份最多,12月份次之。5)年均霾日数大于雾日数,霾多发于秋冬季,雾集中在冬春季,均于12月最常发生。6)冰雹、积雪、结冰、冻雨、沙尘、龙卷风等破坏性天气发生频次较小,但不应忽视此类天气的防范工作。7)暴雨、低温及高温日数均存在准2 a的周期变化。     

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。     

春季与夏季两次雷暴大气结构及地闪特征对比

利用NCEP再分析资料、探空资料、闪电定位资料和南京、常州多普勒雷达资料,通过对比分析南京2012年2月22日春季雷暴和2011年8月10日夏季雷暴两次过程,研究不同季节影响雷暴发生的大气结构以及强弱雷暴地闪特征的差异。结果表明:风矢位温(V-3θ)图揭示的大气动力热力水汽特征能够为雷暴的潜势预报提供先兆信息。两者相较而言,春季雷暴的动力抬升作用明显;夏季雷暴主要由热对流引起,对流层上层的动力抽吸作用不明显。春季弱雷暴正地闪在总地闪中所占比例较高。无论春季弱雷暴还是夏季强雷暴,地闪落点与辐合区对应关系明显,且地闪的落点也与雷达反射率因子有较好的对应关系:地闪主要分布在强回波区(大于40 d Bz)及其外围区域。但在较强雷暴云的发展阶段,地闪多发生在风暴体伸展方向的一侧,具有引导雷达回波移动的作用,夏季强雷暴地闪簇集在垂直风切变区域。