检索结果-内蒙古大学图书馆

气象学报 2025年第1期83卷 129-141页

作者：唐渤谭涌波郑天雪张袁瞰南京信息工程大学应急管理学院南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081 南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开发实验室南京210041

闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模... 详细信息

闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模拟多次云闪并从中选取一次典型个例,分析该云闪通道内电荷的变化特征及其影响因素,结果如下:正、负先导通道形成时,通道内会沉积一定量的初始电荷;后继分支延伸时,之前的通道会沉积来自后继分支的异极性电荷,通道内初始电荷会不断被中和,部分通道的电荷极性会发生变化;通道熄灭或后继分支停止延伸时,通道内电荷不再变化;再击穿过程发生时,截止通道内的异极性电荷会显著减少,再次激活的通道内的异极性电荷会显著增多。研究表明:先导通道内的电荷变化与通道自身的状态以及后继分支的延伸状况有关;通道电荷变化幅度与通道初始电荷量以及后继分支的活跃程度呈正相关,而通道的初始电荷量与通道首次击穿电场呈正相关。此外,在正、负先导极性不对称的影响下,云闪起始点倾向于沉积更多正电荷。

关键词：雷电物理学闪电参数化通道电荷云闪起始点再击穿过程

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一次人工触发闪电通道光谱结构分析

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光谱学与光谱分析 2017年第6期37卷 1692-1695页

作者：张华明张义军吕伟涛王华钱勇中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081 山西省雷电防护监测中心山西太原030002

用无狭缝光谱仪获得了广东地区一次人工触发闪电首次回击过程的发射光谱,同时测量了回击电流峰值为18.3kA,回击持续时间为4.5ms。发现导线部分通道的发射谱线中存在407.5,419.0,425.3和517.9nm等激发能比较高的谱线,具有强闪电通道发射... 详细信息

用无狭缝光谱仪获得了广东地区一次人工触发闪电首次回击过程的发射光谱,同时测量了回击电流峰值为18.3kA,回击持续时间为4.5ms。发现导线部分通道的发射谱线中存在407.5,419.0,425.3和517.9nm等激发能比较高的谱线,具有强闪电通道发射光谱的谱线结构,空气部分则具有弱闪电通道的谱线结构;导线部分与空气部分的基本谱线的相对强度差别较小,强闪电特征谱线相对强度相差非常大。通过对导线部分与空气部分谱线激发能等参数的分析,发现回击开始时,导线部分先导通道还未完全消失,回击脉冲电流对先导闪电通道等离子体进行了进一步激发,增加了等离子体的温度和密度,使得导线部分具有较高激发能的谱线被完全激发,相对于空气部分407.5,419.0,425.3和517.9nm等谱线的强度有较大程度的增加,造成导线部分通道与空气通道两种不同的光谱结构。通过光谱分析,获得了闪电通道不同部分的温度、电子密度等参数,发现导线部分通道的辐射特性不同于空气通道是导线部分通道发光亮度与电流相关性较差的原因。

关键词：人工触发闪电导线通道空气通道闪电光谱

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雷电临近预警方法和系统研发

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气象 2009年第5期35卷 10-17,I0003页

作者：吕伟涛张义军孟青姚雯马颖马明郑栋王飞中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

为满足高速发展的现代社会对雷电预警预报气象服务日益增加的需求,中国气象科学研究院研发了雷电临近预警系统(CAMS-LNWS)。CAMS-LNWS采用了多资料、多参数和多算法集成的雷电临近预警方法,能够综合利用雷达、卫星、闪电监测系统、地面... 详细信息

为满足高速发展的现代社会对雷电预警预报气象服务日益增加的需求,中国气象科学研究院研发了雷电临近预警系统(CAMS-LNWS)。CAMS-LNWS采用了多资料、多参数和多算法集成的雷电临近预警方法,能够综合利用雷达、卫星、闪电监测系统、地面电场仪和探空仪等的观测资料,参考天气形势预报产品和雷暴云起电、放电模式运行的结果,结合区域识别、跟踪和外推算法与决策树算法,自动生成雷电活动潜势预报结果和雷电临近预警结果,并提供多种形式的雷电临近预警产品,以满足不同的应用需求。该系统人机界面友好,参数接口丰富,简单易用,有利于在各地区的推广应用。同时该系统采用了模块化的结构设计,具有灵活的扩充性,便于今后对预警方法的不断升级和改进。

关键词：雷电临近预警外推组合预报

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东亚和西太平洋闪电时空尺度及光辐射能

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应用气象学报 2019年第2期30卷 191-202页

作者：尤金郑栋姚雯孟青中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081

利用2002—2014年的TRMM/LIS(Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor,热带测雨卫星/闪电成像仪)闪电观测数据分析了18°～36°N和70°～160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征,并选取6... 详细信息

利用2002—2014年的TRMM/LIS(Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor,热带测雨卫星/闪电成像仪)闪电观测数据分析了18°～36°N和70°～160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征,并选取6个区域(区域1～6),探讨09:00—14:00(地方时,下同)和18:00—次日06:00两个时段闪电上述属性的逐月变化和参数分布特征。研究指出:闪电空间尺度和光辐射能在深海最大,次之为近海和陆地,持续时间在中国东部近海最大,次之为深海和陆地。不同闪电属性大值分布区域差异明显,小值则分布在区域1和区域2。多数区域分析时段内闪电空间尺度和光辐射能的逐月变化趋势较一致,陆地上它们与闪电活动逐月变化的反向对应关系较明显。分析时段内闪电时空尺度和光辐射能均呈对数正态分布,陆地闪电各属性值比海洋闪电更向小值方向集中。在LIS观测性能较高的18:00—次日06:00,各区域内闪电持续时间中值为0.18～0.29 s,通道延展距离中值为12～21 km,光辐射能中值为0. 11～0. 52 J·m^(-2)·sr^(-1)·μm^(-1)。分析时段内闪电空间尺度与光辐射能的相关性明显优于它们与持续时间的相关性。

关键词：闪电持续时间通道水平延展距离光辐射能时空分布

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北京地区雷暴的雷达回波特征与闪电活动的相关关系

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气象 2012年第1期38卷 66-71页

作者：石玉恒张义军郑栋孟青姚雯刘恒毅中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

基于雷达资料以及SFAIR 3000闪电定位资料分析了北京地区14次雷暴过程,研究了闪电活动与雷暴的雷达回波反射率体积的相关性。结果表明:反射率体积与总闪频次有着较好的相关性,其中-15℃层以上超过30 dBz的反射率体积与总闪频次的相关系... 详细信息

基于雷达资料以及SFAIR 3000闪电定位资料分析了北京地区14次雷暴过程,研究了闪电活动与雷暴的雷达回波反射率体积的相关性。结果表明:反射率体积与总闪频次有着较好的相关性,其中-15℃层以上超过30 dBz的反射率体积与总闪频次的相关系数为0.89,其指数拟合优度为0.83。北京地区雷暴的单个闪电表征回波体积(VPF)在闪电活动开始时期有较高的水平,但在闪电活动结束时期较小。VPF还可作为闪电活动消亡的指示因子。

关键词：闪电总闪频次反射率体积指数拟合雷暴回波特征

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雷暴云特征数据集及我国雷暴活动特征

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应用气象学报 2021年第3期32卷 358-369页

作者：马瑞阳郑栋姚雯张文娟中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081

基于FY-2E气象卫星相当黑体亮度温度(TBB)和云分类数据(CLC)及全球闪电探测网(WWLLN)闪电数据,通过对TBB不超过-32℃的云区进行椭圆拟合,定义1 h内上述云区或椭圆区域有WWLLN闪电发生的个例为雷暴云,获得雷暴云时间、位置、形态、结构... 详细信息

基于FY-2E气象卫星相当黑体亮度温度(TBB)和云分类数据(CLC)及全球闪电探测网(WWLLN)闪电数据,通过对TBB不超过-32℃的云区进行椭圆拟合,定义1 h内上述云区或椭圆区域有WWLLN闪电发生的个例为雷暴云,获得雷暴云时间、位置、形态、结构、闪电活动等特征参量,构建雷暴云特征数据集,并基于该数据集初步分析了我国陆地和毗邻海域的雷暴活动特征。研究表明:我国华南、西南、青藏高原东、中部和南海雷暴最为活跃,华北和东北地区是北方雷暴活动较强的区域。雷暴活动时间变化海陆差异明显,陆地雷暴活动峰值出现在6—8月,南海雷暴活动一个峰值出现在5月左右,另一峰值出现在8月后,且纬度越低出现越晚。陆地大部分地区雷暴活动在14:00—20:00(北京时)达到峰值,毗邻海域雷暴活动峰值主要出现在早上。雷暴云TBB不超过-32℃面积符合对数正态分布,峰值区间位于1×10^(3)~1×10^(4)km^(2),平均值为3.0×10^(4)km^(2)。南海雷暴云面积最大,陆地上大于雷暴云面积平均值1.2×10^(5)km^(2)的区域主要分布于我国地形的第一阶梯和柴达木盆地。

关键词：雷暴闪电雷暴云特征数据集 FY-2E气象卫星 WWLLN

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秒级探空数据随机误差评估

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应用气象学报 2015年第5期26卷 600-609页

作者：姚雯马颖中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081

利用2007年6月和2008年6—7月国内GPS探空仪同步比对试验数据及2010年中国阳江国际探空系统比对试验数据,基于现有的探空仪随机误差的间接计算方法,深入分析不同的探空原始数据平滑处理程度对随机误差评估的影响。分析表明:现有的探空... 详细信息

利用2007年6月和2008年6—7月国内GPS探空仪同步比对试验数据及2010年中国阳江国际探空系统比对试验数据,基于现有的探空仪随机误差的间接计算方法,深入分析不同的探空原始数据平滑处理程度对随机误差评估的影响。分析表明:现有的探空仪随机误差评估方法不能完全适用于秒级探空数据,特别是对风、平流层温度和对流层相对湿度这3个要素的随机误差的评估。在同步比对施放中,如果对探空原始数据的平滑处理程度一致,可以利用现有的随机误差评估方法,不会产生明显偏差;反之,如果平滑处理程度差异较大,则间接计算得出的随机误差会明显偏大。在比对施放方案中,为了更好地获取某种型号探空仪的随机误差,建议将多个同型号探空仪同球施放进行比对观测,避免作为参考仪器的其他型号探空仪自身的误差参与计算,影响待测探空仪随机误差的评估。同型号探空仪同球施放的探空仪越多,获取的有效统计数据越多,随机误差的分析越准确。

关键词：随机误差同步比对平滑处理程度

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云闪K过程的三维时空特征

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应用气象学报 2017年第6期28卷 700-713页

作者：刘恒毅董万胜张义军中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理和防护工程实验室北京100081

K过程是闪电放电过程中的一种放电事件。该文使用两套VHF宽带干涉仪2010年夏季在广州从化地区获取的3次云闪三维闪电辐射源定位数据,分析其中的K过程时空发展特征与地面电场特征。结果表明:宽带干涉仪观测到的K过程主要由快速发展的负... 详细信息

K过程是闪电放电过程中的一种放电事件。该文使用两套VHF宽带干涉仪2010年夏季在广州从化地区获取的3次云闪三维闪电辐射源定位数据,分析其中的K过程时空发展特征与地面电场特征。结果表明:宽带干涉仪观测到的K过程主要由快速发展的负极性放电事件组成,按定位结果的分布可划分为3个阶段:负极性反冲先导发生在云闪起始区域下方,沿正先导一端已有路径向闪电起始区域传播;部分反冲先导能进人之前负先导建立的通道并快速发展;反冲先导将原有通道激活后进一步促进负先导继续发展。同时使用辐射源三维定位数据计算了8次反冲先导的平均发展速度,反冲先导的发展速度为10~6~10~7 m·s^(-1)量级,与负地闪中的负极性直窜先导相似,但均小于回击速度。

关键词： K过程 K变化反冲先导宽带干涉仪闪电

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上升运动核心区与霰粒子非感应起电区关系的模拟研究

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高原气象 2016年第3期35卷 834-843页

作者：王飞张义军郑栋中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室北京100081

利用一个三维起电放电云分辨率模式,基于北京地区的一次探空数据,进行了孤立雷暴单体的模拟实验,并对模拟雷暴中上升运动较强阶段(最大上升速度W_(max)>5 m·s^(-1)),霰粒子发生非感应起电区域内的上升运动特点,及其与上升运动... 详细信息

利用一个三维起电放电云分辨率模式,基于北京地区的一次探空数据,进行了孤立雷暴单体的模拟实验,并对模拟雷暴中上升运动较强阶段(最大上升速度W_(max)>5 m·s^(-1)),霰粒子发生非感应起电区域内的上升运动特点,及其与上升运动核心区(上升速度W>5 m·s^(-1))之间的空间关系进行了分析。结果表明,非感应起电区主要分布在上升运动核心区及其临近区域。出现在上升运动核心区内的非感应起电活动的起电效率通常较高(|非感应起电效率E_(n-charging|>0.1 nC·m^(-3))。上升运动中心也能够发生非感应起电。即使是在雷暴最大上升速度达到峰值时,在上升速度中心的霰粒子仍能发生非感应起电。但过强的上升速度不利于非感应起电效率的进一步提高。在该模拟雷暴中,效率较高的非感应起电活动多集中发生在W_(max)>5m·s^(-1)的时段内,区域则主要分布在-4~28m·s^(-1)的垂直速度区间内。对于具有更高效率的非感应起电活动(|E_(n-charging)|>0.5 nC·m^(-3)),尽管W_(max)越大,具有更高效率的非感应起电活动区范围就越大,起电效率中心也更靠近上升速度中心,但起电效率中心与上升速度中心并不重合。大部分具有更高效率的非感应起电活动都发生在W<20 m·s^(-1)的上升运动区内。此外,上升速度中心高度在闪电活动的多数时间里与反转温度高度基本一致,可以用来区分霰粒子非感应起电获得不同极性电荷的区域:在分析时段内(第12~23 min)的大部分时间里,霰粒子获得负电荷的区域都出现在该高度附近或以上高度中,而获得正电荷的区域则基本出现在该高度以下。

关键词：上升运动核心区上升速度中心非感应起电

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北京地区雷暴过程闪电与地面降水的相关关系

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应用气象学报 2010年第3期21卷 287-297页

作者：郑栋张义军孟青吕伟涛中国气象科学研究院雷电物理和防护工程实验室北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

该文选取北京地区2006年夏季的18次雷暴过程,利用SAFIR3000三维闪电定位系统观测到的总闪数据,分析了闪电与雷达反演的对流活动区降水量和对流活动区面积的相关关系,结果表明：北京地区的雷暴活动中,单个闪电所表征的降水量的范围在0.86... 详细信息

该文选取北京地区2006年夏季的18次雷暴过程,利用SAFIR3000三维闪电定位系统观测到的总闪数据,分析了闪电与雷达反演的对流活动区降水量和对流活动区面积的相关关系,结果表明：北京地区的雷暴活动中,单个闪电所表征的降水量的范围在0.86×10^7～6.57×10^7kg/fl之间,平均值为2.65×10^7kg/fl;闪电活动与对流活动区降水量的线性相关关系显著,相关系数达到0.826;闪电活动与对流活动区面积也具有显著的线性关系,相关性系数达到0.846。文中给出了基于6 min闪电频次估算6 min对流降水量以及对流活动区面积的拟合方程。分析还发现,总闪活动与降水的关系要明显好于地闪,总闪信息的应用极大提高了分析结果的质量和可信性,分析结果对于利用闪电信息估测降水具有参考意义。

关键词：总闪活动对流活动区降水

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