闪电宽带电场三维定位及其回波特征

利用自制闪电宽带电场三维定位系统, 分析了山东地区一次雷暴过程闪电三维时空结构。结果表明, 在云内击穿放电整个时间序列中, 辐射源空间分布（对应强电场区分布）呈现明显的三极性分层电荷结构, 并分布在3个高度层次： 6~8 km为上部正电荷区, 4~6 km为中部负电荷, 2.5~4 km为下部次正电荷区。云内放电首先出现在中部负电荷区, 然后产生向上发展的负流光进入上部正电荷区传输, 形成向上发展的云闪; 随着雷暴发展, 产生向下发展的负流光进入下部次正电荷区, 形成向下发展的云闪, 且能维持到雷暴发展后期。结合雷达回波分析表明, 雷达回波的强度影响着闪电活动, 强回波区的增加会使得强电场区域增加, 但是强电场区域并不与最强回波区域对应, 除下部正电荷区的底部会有部分辐射源出现在回波强度为40~50 dBz的区域中以外, 大多数的辐射源出现在25~35 dBz的中等回波区范围内, 强回波区域中通常较少出现击穿放电。     

陕西中部一次超强雷暴天气的中尺度特征及成因分析

利用2007年8月8～9日陕西中部一次超强雷暴天气的闪电定位资料、 天气图、 多普勒雷达和卫星云图资料, 从动力学、 物理学等方面分析了此次强雷电天气产生的主要原因。结果表明： 远距离台风外围的低层偏东气流到达陕西中部, 增强了低层的水汽和能量, 对大暴雨和强雷电天气的产生起到了非常重要的作用; 中-α尺度对流云团发展期是产生高密度大强度雷电的主要时段, 雷电主要发生在TBB≤-60℃的云区; 产生强雷电的雷达回波强度达到50～60 dBz, 垂直液态水含量VIL为60～70 kg/m2, 云顶高度达到或超过15～17 km; 雷电的产生主要与对流云低层辐合区水汽通量的大小有关： 低层辐合区水汽通量比较小时, 有利于雷电的产生。     

山东省雷暴时空变化特征

根据1966-2005年山东省的雷暴资料,运用数理统计及自然正交函数展开（EOF）方法,对山东省雷暴气候特征进行了诊断分析。结果表明：山东省年雷暴日数的空间分布呈现出泰沂山区多、半岛沿海和山东西部平原较少的特点;雷暴主要发生在夏季,有明显的日变化;在过去40 a中,山东雷暴日数具有较强的年际、年代际变化,呈明显的波动下降的特点,并有一定的阶段性。     

多普勒雷达图象资料在人工增雨决策指挥中应用研究

利用2000-2002年山东省春、秋、冬三季17次稳定性降水过程的多普勒天气雷达资料进行统计分析，研究山东省大范围稳定性降水的速度回波演变情况，得出系统加强、维持、消散的图象特征。当整层为暖平流，上层为西南气流且有明显的垂直风切变时，系统维持时间较长；当低层风场出现暖平流加辐合特征相结合时，系统加强且持续时间较长，上述两种流场特征适宜实施飞机人工增雨作业。当整层出现冷平流或主体为冷平流时，系统开始减弱，且移速较快，持续时间较短，不适宜实施人工增雨作业。     

雹暴的闪电活动特征与降水结构研究

利用地面雷电探测网获取的地闪资料分析了10次雹暴过程的闪电分布和演变特征, 并结合地面多普勒雷达和TRMM卫星的闪电成像仪(LIS)、测雨雷达(PR)、微波成像仪(TMI)分析了雹暴的降水结构及其与闪电活动的关系. 研究结果表明: 降雹天气过程的正地闪比例较高, 平均值为45.5%; 在雹云快速发展阶段, 地闪频数存在明显的“跃增”; 在整个降雹阶段正地闪活动非常活跃, 在正地闪频数增加的过程中通常伴有负地闪频数的下降; 在雹暴的减弱消散阶段, 地闪频数显著减少. 两次典型雹暴的闪电活动非常活跃, 总闪电频数分别为183次/min和55次/min; 其降水结构特征是, 大于30 dBZ的强回波单体多集中于系统的前缘, 系统后部伴有稳定性的层状云降水区, 回波顶高均超过14 km; 其对流降水的贡献率分别为85%和97%. 对6 km高度处的雷达回波与总闪电关系的研究表明, 总闪电主要出现在强回波区(>30 dBZ)及其周围. 对流降水区发生闪电的几率约是层云降水区的20倍以上, 可以利用闪电与对流降水的相关性来有效地识别对流降水区. 初步结果还表明闪电频数和冰水含量之间呈线性关系, 即冰水含量越高, 相应的闪电活动也越频繁.     

山东地区闪电的特征分析

利用1998～2000年山东地区雷电探测网获取的云对地闪电资料，从闪电的日变化、闪电的强度、闪电密度、极性等方面研究了山东地区的雷电分布特征。结果表明，云地闪电中负闪占绝大多数；正闪的平均强度大于负闪，在闪电强度较小和较大时发生的正闪占总正闪电总数的比例相应地高于负闪；闪电的发生也有明显的日变化，总体呈双峰双谷形式；闪电的空间分布与地形有关，也与下垫面的性质有关。对部分城市市区闪电密度的统计分析表明，济宁、莱芜、滨州、泰安、济南等位于鲁中地区的城市更应加强人工防雷工作。     

冰雹云形成发展与闪电深变特征分析

1998年4月23日下午在中尺度对流系统（MCS）的影响下，山东滩坊地区出现了一次大范围的冰雹强对流天气，应用闪电定位系统，卫星和雷达观测资料，研究了这次降雹过程形成和发展不同阶段闪电的变化特征，分析发现，雹云在形成发展和减弱消亡阶段，每5分钟闪电频数低于20次，且正闪电频数明显低于负闪电，雹云在成熟阶段，闪电频数每5分钟平均值大于20次，且正，负闪电频烽相当，而在强降雹短时会出现正闪电频数超过负闪电现象，此外还发现，在降雹前20－30分钟闪电频数有跃增现象，其增加速率和降雹强度呈正相关关系，降雹的起始时刻与总闪电和负闪电每5分钟频数出现极大值的时刻有明显的一致性。     

雷达资料在雷电临近预警中的应用研究

为了寻求济南地区地闪发生的临近预警指标,综合利用多普勒雷达资料、闪电定位和探空资料,对2009年7~8月和2010年6月距离齐河雷达站200km范围内的41个对流云团进行统计分析,重点是统计分析了闪电发生前的雷达回波参量特征值。初步的研究结果表明:对于该地区单独使用雷达反射率而言,最好的预警指标是在-10℃高度上出现40dBz的反射率阈值,使用这种方法的预警准确率是96%、虚警率是14%、临界成功指数是83%、平均预警时间是21min。在考虑雷达反射率的基础上再考虑最大回波顶高(≥10km)和垂直液态水含量(≥8.5kg.m-2)预警指标时,能有效降低虚假报警率和提高临界成功指数,此时选取的雷达反射率指标是在-20℃高度上出现25dBz的反射率阈值。     

一次飑线过程的闪电活动特征

结合地闪定位资料和TRMM卫星LIS观测的总闪电资料对一次飑线过程闪电活动进行分析,结果如下:这次飑线过程的正地闪超过了负地闪,占地闪的54.7%.在系统发展的初始阶段全部为正地闪;在系统的快速发展阶段地闪频数明显增大,正地闪比例很高,均在75%以上.在系统成熟至减弱阶段,地闪频数开始下降,而正地闪比例下降,负地闪的比例却越来越大,并占据支配地位.正地闪发生在线对流区(即强回波区内或附近),负地闪发生在层状云区.正地闪并不对应于主上升气流区而是紧邻上升气流区的后部.该雷暴云内闪电活动非常频繁,云地闪比例高达26.1:1.降雹和地面大风区位于正地闪密集区内,地闪频数峰值对应于地面大风阶段.     

青岛地区闪电活动气候特征

利用10 a TRMM卫星的总闪电资料和3 a的地闪定位资料,研究青岛地区闪电的时空分布特征及其规律.结果表明:青岛地区逐月闪电次数差异较大,闪电的季节变化明显,8月闪电最多.闪电活动日分布呈现双峰形式,最高峰值出现在17:00-19:00之间.从空间分布来看,闪电多发生在靠近青岛市的四个边缘地带,而青岛市中部闪电发生较少.青岛地区的平均总闪电密度为5.95次·km-2a-1,地闪平均密度为1.077次·km-2a-1.青岛地区的云闪与地闪比值平均为4.52,正地闪占总地闪的5.9%.正地闪的平均强度为51.63 kA,最大值为561 kA;负地闪的平均强度为34.53 kA,最大值为481 kA.