大气探测和雷电研究进展

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雷电的研究报告

雷电的研究报告

雷电的研究报告摘要本研究报告旨在探讨和分析雷电现象的形成原因、分布规律以及与人类生活的关系。

通过综合阐述雷电的定义、形成机制、危害性以及预防措施,该报告提供了对雷电研究的全面认识。

引言雷电是一种自然现象,是大气中带电粒子之间的放电现象。

它产生的能量极大,可以给人类、动物和物质带来严重的伤害和损失。

因此,对雷电现象进行深入研究并采取相应的预防措施具有重要意义。

1. 雷电的定义与形成机制1.1 定义雷电是指大气中由于极其强烈的电荷积累而导致的放电现象。

通常表现为从云端或云与地面之间的闪电放电。

1.2 形成机制雷电的形成机制主要涉及到云系内的带电粒子运动和分布。

当云内的正电和负电分别集中在云的不同区域时,就会形成电势差。

当电势差超过空气的电击穿强度,就会引发雷电放电。

2. 雷电的分布规律2.1 地理分布全球范围内,雷电活动主要集中在热带和亚热带地区,如非洲中部、南美洲北部、东南亚和澳大利亚北部。

2.2 季节分布雷电活动在季节上存在明显的差异。

通常来说,夏季是雷电活动最为频繁的季节,而冬季则相对较少。

3. 雷电的危害性雷电对人类和物质具有巨大危害,其中包括: - 直接伤害:雷电可以直接击中人体或其他生物,造成严重的身体伤害甚至死亡。

- 火灾:雷电放电时会引发火灾,对建筑物、森林和农作物造成破坏。

- 电力设备故障:雷电放电还可能导致电力设备的损坏和短路,给电网带来严重影响。

4. 雷电的预防与控制4.1 预警系统建立雷电预警系统是预防和控制雷电灾害的重要手段之一。

通过提前监测云层和雷电活动的数据,可以及时发出警报,使人们提前做好准备。

4.2 防雷技术•接闪器:在建筑物、电线电缆等高耸物上安装接闪器,通过接收雷击电流减小雷电对物体的损害。

•灭雷器:在电力设备上安装灭雷器,防止雷电放电引发设备故障。

•闪电保护网:在建筑物周围设置闪电保护网,将雷电导向到安全的地方。

结论综上所述,雷电是一种强大而危险的自然现象,对人类和物质都具有严重的危害性。

大气科学研究的最新进展与发展

大气科学研究的最新进展与发展

大气科学研究的最新进展与发展大气科学研究是气象学的一个重要分支,它探究地球大气的组成、结构、动力学特征以及其与其他领域的交互作用,具有重要的科学意义和应用价值。

随着科学技术的不断进步和气候变化等环境问题的加剧,大气科学研究也在不断深化和发展,本文将围绕这一主题,介绍大气科学研究的最新进展与发展。

一、大气环境污染监测技术的发展大气环境污染对生态环境和人类健康具有重大危害,因此大气环境污染监测技术的研究和应用是大气科学研究的重要方向之一。

近年来,随着环保意识的增强和技术手段的不断升级,大气环境污染监测技术取得了重要进展。

例如,多功能气溶胶光学光谱仪、辐射衰减仪等新型气象探测仪器的应用,使得大气污染物的监测更加精准、实时、全面。

同时,利用数据挖掘等信息化手段,对大气环境数据进行利用和整合,更加方便了大气环境污染监测、分析和预测。

二、大气环流特征及其模拟研究大气环流是大气科学研究的核心内容之一。

大气环流的研究不仅对理解和预测天气气候具有重要意义,而且对于其他领域的研究也具有重要的应用价值。

近年来,随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展,大气环流模拟研究也取得了重要进展。

利用多模式耦合模型,实现对大气环流的更加准确的模拟和预测,这对于大气环流的基础研究和相关应用具有重要意义。

三、大气物理、化学与生态系统相互作用研究大气物理、化学与生态系统是相互关联、相互影响的。

大气科学研究主要关注大气物理、化学与生态系统的这种相互作用及其相互影响的机理和规律。

例如,科学家们通过研究大气湍流和空气污染的相互关系,发现复杂的大气湍流扰动是影响空气污染扩散和输送的重要因素之一。

又如,通过研究生态系统与大气物理、化学相互作用的机制,揭示生态系统对气候变化的响应和生态系统对大气环境的调节作用。

这些研究为大气科学研究的发展和应用带来了新的方向与思考。

四、大气气候变化研究随着全球气候变化问题的日益严重,大气气候变化的研究也越来越重要。

大气电场仪在雷电监测预警中的应用

大气电场仪在雷电监测预警中的应用

电荷 中心 的电 荷量 和位 置 。 出警 报 。但 由于 雷暴 云 内 的 的影响 。若 周 围有尖 端物 体 , 发 由于尖 端 电晕 放 电会 形 成 厚 电荷结 构 十分 复杂 ,雷 暴 云 中并 不 是 只有一 个 雷暴 单体 。 达 几米 的 空间 电荷屏 蔽 层 . 使地 面电场 不能 真 实反 映雷 暴
根据 以上 分 析 。 目前 利 用 地 面 电 场 资 料 监 测 预 警 有 两 次 出现 预警 条件 。 解 除报警 。 则
种方法 : ( ) 电场 仪 组 网 , 1将 按公 式 ( ) ( ) 可推 算 出云 中 2或 3即
地面 电场 仪是 安 装在 地面 上 的 。 因此 容 易受 周 围 物体
探 测及 空 间 电场探 测 。现 阶段 主要是 对地 面 大气 电场进 行 探 测 , 而监 测 被 探 测 地 区上 空 雷 雨 云 的整 个 过 程 ( 电 从 起




过程、 电荷 积 累程 度和 消散 过程 ) 气 电场仪 可连 续监 测 。大
因 此 对 具 有 垂 直 偶 极 性 电 荷 结 构 的 雷 暴 。地 面 电 场 和 雷暴 在 地 面 产生 的静 电场 以及 云 闪和 地 闪 的发 生情 况 。 所 云 闪产 生 的 电场 变 化 随着 雷 暴 的 移动 其 极 性 的变 化 应 是
要 了解 的 。
熟, 并发 生 闪电, 是 由于 雷暴较 远, 但 这时 所测 的电场 值会 比较小 , 电场仪 不会 报 警 ,只有 当雷 暴靠 近使 得 电场 值 超
4 多站 电场 仪资 料在 雷 电监测预 警 中的应 用
大气 电场 仪 主要 用 于探 测 大 气 中带 电物 质 所 引 发 的 过 预警 值时 才报警 , 使得 报警 滞后 。 这 因为 上述缺 点 , 设 在 可 地 面 电场 变化 , 局部 地 区潜在 雷 暴 活动及 静 电事 故发 出 定 电场 预警 值 的 同时 . 以在 电场 仪 的终 端软 件 中对 相 邻 对 警 报 。为 了增 强 大气 电场 仪 的 功 能和 扩 大 电场 的监 测 范 2个 电场 采样 值进 行 比较 。当 2个 采样 值 的差值 大 于某 一

大气中的气象雷达研究雷达在天气中的应用

大气中的气象雷达研究雷达在天气中的应用

大气中的气象雷达研究雷达在天气中的应用大气中的气象雷达是一种重要的气象观测工具,能够通过发送和接收无线电波来探测和测量大气中的降水、风暴和其他天气现象。

这些数据对于天气预报、气象研究和灾害监测等方面具有重要的意义。

本文将讨论气象雷达的工作原理、应用领域以及未来的发展方向。

一、气象雷达的工作原理气象雷达利用无线电波的特性来探测大气中的水和颗粒物。

它通过发射短脉冲的无线电波,并接收从云层和降水中散射回来的波束。

传统的气象雷达使用的是C波段的波长,因为C波段的波长能穿透大部分的降水,从而提供准确的数据。

当无线电波遇到水和颗粒物时,会发生散射现象,一部分波束将会散射回雷达接收器。

根据被大气散射和反射回来的波束,气象雷达能够测量大气中的降水类型、降水强度、降水位置和降水速度等信息。

这些信息对于天气预报和天气研究非常有价值。

二、气象雷达的应用领域1. 天气预报气象雷达在天气预报中起着至关重要的作用。

通过测量降水的类型和强度,气象雷达能够提供准确的降水预测,帮助天气预报员准确判断降水的范围和强度。

这样的预测对于决策者、农民和普通市民来说都非常重要,可以准确预警并采取相应的措施。

2. 气象研究气象雷达在气象研究中扮演着重要的角色。

研究人员可以利用气象雷达测量降水的类型和分布,以深入了解各种天气现象的形成和演变过程。

同时,气象雷达还能提供风暴和台风等极端天气事件的数据,促进对于这些天气现象的深入研究。

3. 灾害监测气象雷达在灾害监测中也发挥着重要的作用。

利用雷达数据,可以及时监测和预警风暴、洪水、雷电等自然灾害。

这有助于相关部门采取紧急措施,保护人民生命财产安全。

三、气象雷达的未来发展方向随着科技的不断进步,气象雷达也在不断发展和改进。

未来的发展方向主要包括以下几个方面:1. 多普勒雷达技术多普勒雷达技术可以测量目标物体的速度和方向,对于风暴、龙卷风和冰雹等极端天气的监测非常重要。

未来,气象雷达将继续发展多普勒雷达技术,提高对于极端天气的检测能力。

大气工程中的雷暴天气监测与预警

大气工程中的雷暴天气监测与预警

大气工程中的雷暴天气监测与预警大气工程是指应用科学和技术手段研究和改造大气环境,以满足人类社会发展的需求。

在大气工程中,雷暴天气的监测和预警是非常重要的一项工作。

雷暴天气常常伴随着强降水、大风、冰雹等极端天气现象,对人类的生命和财产安全造成了严重的威胁。

因此,及时准确地预测和预警雷暴天气,对于科学合理地组织生产和生活,保障社会稳定具有重要意义。

雷暴天气的监测是雷暴天气预警的基础。

目前,雷暴天气的监测主要依靠雷达技术。

雷达是一种利用电磁波探测目标的工具,它可以探测到雷电放电产生的电磁波,并通过相关算法分析,获得雷暴天气的信息。

雷达技术在雷暴天气监测中具有以下优势:技术成熟,探测距离远;观测频次高,时间分辨率较高;观测参数多,可提供比如降水强度、风速等详细信息。

目前,国内外普遍采用的天气雷达大致分为C波段雷达和S波段雷达。

C波段雷达主要用于监测降水,可以提供较为精细的降水量信息,而S波段雷达在监测风暴时,对于长时间存在的回波准确性更高。

虽然雷达监测技术已经相当成熟,但是雷达监测在实际应用中仍然面临一些挑战。

首先,雷达监测的距离有限,对于远离雷达站点的区域,监测效果不理想;其次,雷达监测无法实现对低层大气的准确观测,对于低层对流的监测较为困难;另外,雷达的监测范围受限于地形等因素,可能会对观测结果产生一定的偏差;最后,雷达监测存在着一定的延迟,预警的准确性有待提高。

为了克服雷达监测存在的问题,科学家们在不断研究和探索。

目前,很多地方已经利用卫星云图、闪电定位系统、地面观测数据等辅助雷达监测,提高了雷暴天气的监测准确性。

卫星云图可以提供大尺度的云图信息,可以辅助雷暴天气的判断和预测;闪电定位系统可以实时检测到雷电发生的位置和频次,可以辅助判断雷暴天气的强度和发展趋势;地面观测数据可以提供降水量、风速等相关信息,对于对流天气的监测有很大的帮助。

除了监测雷暴天气,预警雷暴天气也是大气工程中的重要任务。

目前,雷暴天气预警主要通过雷达、自动站、人工观测等手段进行。

《2024年雷电研究的回顾和进展》范文

《2024年雷电研究的回顾和进展》范文

《雷电研究的回顾和进展》篇一雷电研究的回顾与进展一、引言雷电作为一种自然界中强烈的能量释放现象,一直以来都引起了人们的好奇和关注。

雷电不仅与大气电学、云物理学密切相关,同时也对通信、能源和安全等领域产生了深远影响。

近年来,随着科学技术的飞速发展,雷电研究也取得了显著的进展。

本文将对雷电研究的回顾与进展进行综述。

二、雷电研究的历史回顾早在古代,人们对雷电的认识主要基于观察和神话传说。

随着科技的发展,人们对雷电的认识逐渐深入。

在19世纪,科学家们开始对雷电进行系统的研究,并提出了许多理论。

例如,富兰克林提出的“大气电学”理论为雷电研究奠定了基础。

此后,随着大气电学、云物理学等学科的发展,人们对雷电的形成、传播和放电过程有了更深入的了解。

三、雷电研究的进展1. 雷电形成与传播机制的研究随着科技的发展,人们对雷电形成与传播机制的研究取得了重要进展。

通过卫星遥感、雷达观测和数值模拟等方法,科学家们对雷电的云-地放电过程进行了深入研究。

同时,利用高精度仪器对雷电放电过程中的电磁场、电流、电压等参数进行测量,为雷电研究提供了重要的数据支持。

2. 雷电对通信和能源领域的影响研究雷电对通信和能源领域的影响一直是研究的热点。

随着通信技术的不断发展,雷击对通信设备和网络的影响越来越严重。

因此,如何有效减少雷击对通信设备和网络的影响成为了研究的重要方向。

同时,随着可再生能源的快速发展,雷雨天气对风能、太阳能等可再生能源的发电效率产生了影响。

因此,研究雷电对可再生能源发电效率的影响及应对措施也是当前的研究热点。

3. 雷电防护技术的研发与应用为了减少雷击对人类社会的影响,雷电防护技术的研发与应用成为了研究的重要方向。

目前,已经开发出多种雷电防护技术,如避雷针、避雷网、防雷接地等。

同时,随着新材料、新技术的应用,如纳米材料、智能传感器等在雷电防护领域的应用,使得雷电防护技术更加高效、可靠。

四、结论总的来说,雷电研究经历了漫长的发展历程,已经取得了显著的成果。

大气探测学实验报告(3篇)

大气探测学实验报告(3篇)

第1篇一、实验背景大气探测学是研究大气状态和变化规律的一门学科,其目的是为了更好地了解和预测大气现象,为气象预报、气候研究、环境保护等领域提供科学依据。

本实验旨在使学生掌握大气探测的基本理论、仪器使用方法和数据处理技能。

二、实验目的1. 理解大气探测的基本原理和方法。

2. 掌握常用大气探测仪器的使用和操作。

3. 学会收集、处理和分析大气探测数据。

4. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。

三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分:1. 地面气象观测(1)实验目的:了解地面气象观测场的基本要求,掌握地面气象观测仪器的使用方法。

(2)实验仪器:百叶箱、温度计、湿度计、气压计、雨量计、风速计等。

(3)实验步骤:① 观察观测场周围环境,了解其选择原则。

② 按照规范要求,布置观测仪器。

③ 观测并记录温度、湿度、气压、降水量、风速和风向等气象要素。

④ 分析数据,计算各项气象要素的平均值、极值等。

2. 温度观测(1)实验目的:掌握温度观测方法,了解温度计的工作原理。

(2)实验仪器:温度计。

(3)实验步骤:① 观察温度计的结构,了解其工作原理。

② 在观测场内,按照规范要求,放置温度计。

③ 观测并记录温度值。

④ 分析数据,计算温度变化趋势。

3. 湿度观测(1)实验目的:掌握湿度观测方法,了解湿度计的工作原理。

(2)实验仪器:湿度计。

(3)实验步骤:① 观察湿度计的结构,了解其工作原理。

② 在观测场内,按照规范要求,放置湿度计。

③ 观测并记录湿度值。

④ 分析数据,计算湿度变化趋势。

4. 气压观测(1)实验目的:掌握气压观测方法,了解气压计的工作原理。

(2)实验仪器:气压计。

(3)实验步骤:① 观察气压计的结构,了解其工作原理。

② 在观测场内,按照规范要求,放置气压计。

③ 观测并记录气压值。

④ 分析数据,计算气压变化趋势。

5. 降水观测(1)实验目的:掌握降水观测方法,了解雨量计的工作原理。

(2)实验仪器:雨量计。

(3)实验步骤:① 观察雨量计的结构,了解其工作原理。

大气层的人类探索史

大气层的人类探索史

人类对大气层的探索历程可以追溯到古代,随着科学技术的进步,人们对大气层的了解也逐渐加深。

以下是人类探索大气层的历史概述:一、古代探索:在几千年前,人类对大气层的认识还非常有限。

然而,早期的农耕文明已经开始观察大气现象,例如雷电和风暴。

通过观察天空中的云朵和星星,人们开始形成对天气变化的基本理解。

二、17世纪至18世纪的天文学突破:伴随着科学革命的兴起,天文学家开始提出各种关于大气层的理论。

例如,17世纪的英国物理学家罗伯特·波义耳提出了关于大气压力的理论,他认为大气层由许多分子组成并对地球施加压力。

三、19世纪初的气象学研究:随着科学研究的深入,19世纪初的气象学家开始使用气压计和温度计等仪器来测量大气层的参数。

这些测量结果帮助他们建立了关于大气运动和天气模式的基本理论。

四、20世纪航空技术的发展:随着航空技术的迅猛发展,人们能够更深入地探索大气层。

20世纪初,著名的气象学家奥斯特·里库特利发明了高空气球,这种气球能够携带科学仪器到达大气层中的特定高度,从而收集更多的气象数据。

五、20世纪中叶的卫星观测:随着人造卫星的发射,人类对大气层的探索进入了一个新阶段。

通过卫星观测,科学家们可以实时监测大气层的温度、湿度、风速等参数,从而更准确地预测天气变化。

六、20世纪末的空间站研究:在20世纪末,国际空间站的建设使得科学家们能够在太空中长期观测和研究大气层。

通过空间站上的仪器,他们可以实时监测大气层中的气体成分和化学反应,为地球环境保护和气候变化研究提供了重要的数据支持。

七、21世纪的无人机和探测器:随着无人机和探测器技术的发展,人类对大气层的探索进入了一个全新的时代。

现代无人机可以携带各种科学仪器,实施高空观测和监测任务。

此外,探测器的发射使得人们可以将仪器送入更高的大气层,甚至进入太空,从而获得更多有关宇宙的信息。

八、未来的探索展望:随着科学技术的不断发展,人类对大气层的探索将继续深入。

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大气探测和雷电研究进展2015年大气探测与科学试验中心围绕核心任务和优势重点研究方向,基于野外观测试验,将理论和实际应用相结合,在雷达观测技术和雷电活动等方面开展了大量卓有成效的研究工作,取得了丰硕的成果。

2015年新申请批准项目8项,包括国家自然科学基金重点项目1项、留学人员科技活动择优资助项目1项、气象行业专项课题1项、中国气象局气象关键集成项目1项、贵州省人工影响天气办公室合作项目1项以及气科院基本科研业务费面上项目3项等;中心的科研成果“雷电临近预警系统的研发和应用”获得2015年气象科学技术进步二等奖;2015年共发表期刊论文34篇,其中SCI(E)收录论文14篇;申请国内发明专利3项、国际发明专利1项、实用新型专利2项;获得软件著作权授权1项;授权专利2项,其中国家发明专利1项、实用新型专利1项。

具体成果主要体现在以下几个方面。

1……2015年野外观测试验2015年,大气探测和科学试验中心在广州组织了广东闪电综合观测试验(GCOELD),在重庆组织了三维(3D)闪电探测试验,在拉萨组织了闪电放电过程观测试验。

上述试验均达到了预期目的,获得了丰富的观测资料,推动了闪电探测和分析技术的发展。

1.1 广东闪电综合观测试验(GCOELD)GCOELD 在广州野外雷电试验基地开展,从5月上旬持续到9月上旬,是自2006年以来的第10年外场试验。

触发闪电是GCOELD 的重要内容,也是开展其他试验的重要手段,2015年共实现触发闪电20次,成功率达到80%,均创历年新高。

5月30日成功触发了一次负先导始发的闪电,这是在我国南方首次获得该类型的触发闪电,对闪电放电特征的认识具有重要价值。

在该年度的试验中,进一步发展了闪电声、光、电、磁等综合观测手段,完善了多参量并行同步采集技术,提高了数据采集的精度、长度和动态范围,保证了触发闪电和自然闪电放电过程物理参量的高效率和高精度采集。

2015年,在持续开展多项雷电防护测试试验的基础上,广州野外雷电试验基地与石化部门合作首次开展了针对DCS 仪表系统和UPS 电源系统的雷电防护测试,与华为公司合作开展了雷电计数采集器的测试试验,这些合作研究扩展了GCOELD 的应用范围和影响力。

该年度还扩建了广州高建筑雷电观测站,新观测站大大扩展了室内面积,增强了设备安装和互联能力,显著提高了对广州高建筑物雷电接闪过程的观测水平。

此外,作为GCOELD 试验的一部分,在广州开展了基于低频电场探测阵列(LFEDA)的闪电观测试验,2015年增加了增城和花都2个子站,使得探测站点数量达到11个。

试验获取了大量闪电放电子过程的精细观测资料,提高了对广州野外雷电试验基地周边雷暴闪电活动的探测能力(图1~2)。

(郑栋,张阳)1.2 重庆三维(3D)闪电探测试验2015年重庆三维(3D)闪电探测试验始于3月1日。

基于VLF/LF、VHF 双频段3D 闪电定位网对发生在重庆周边的雷暴闪电活动开展了高精度3D 观测试验。

根据上一年的站网运行状况,2015年对站点布局做了适当调整并增加了一些外围站点,扩展了站网尺度,扩大了站网的有效探测范围,形成了以大气探测与雷电防护Atmospheric Sounding and Lightning Protection重庆气象局XPZ为中心站,包含14个子站,站网直径达到100 km量级的闪电探测网,探测精度也获得提高。

此外,2015年观测试验中对采集软件进行了较大的修改,利用双频段闪电探测仪的独特优势,在软件中引入对VLF和VHF信号进行触发校验的方法,有效抑制了环境噪声可能频繁误触发闪电探测器的问题(图3)。

(郑栋,刘恒毅)1.3 拉萨闪电放电过程观测试验拉萨“闪电放电过程观测试验”主要针对“布达拉宫雷电灾害防御基础研究”项目的任务,按照计划实现了布达拉宫附近的雷电放电活动的光信号和电磁信号的高速和连续采集,积累了丰富的观测数据。

(郑栋,张阳)2……高建筑物雷电光学观测试验2.1 高建筑物雷电连接过程的三维(3D)光学观测和特征分析对在广州观测到的一次高建筑物雷电(编号F1215)首次回击前的连接过程中先导的三维(3D)发展特征进行了分析。

结果表明,在F1215回击前的2 ms内,下行先导的3D发展速率的变化范围为(1.3~6.8)×105 m/s(平均值为2.7×105 m/s),对应的二维(2D)速率的变化范围为(1.1~4.9)×105 m/s(平均值为2.1×105 m/s)。

除了回击前的200 μs内,下行先导的发展速率随时间无明显的变化趋势。

F1215的上行连接先导的3D发展速率变化范围为(0.8~13.7)×105 m/s,平均值为4.5×105 m/s。

在下行先导的影响下,高建筑物顶部起始的上行先导的发展速率随时间有明显的增加趋势,特别是回击前的1 ms内。

下行先导与上行先导3D发展速率的比值随时间逐渐降低,从2.2减小到0.2,说明在回击前上行先导的发展速率会明显超过下行先导的发展速率(图4)。

(吕伟涛,马颖)2.2 一次双极性自然下行地闪的光学特征分析基于电场变化、高速摄像以及闪电连接过程观测系统的同步观测资料,对观测到的一次双极性自然地闪的先导发展特征及回击光强脉冲波形进行了分析。

该次闪电包含正极性首次回击和5次负极性继后回击,所有回击均沿着由首次回击之前的下行正先导开辟的通道进行。

首次回击之前的下行正先导发展通道无分叉现象,平均2D发展速度为2.5×106 m/s,在发展过程中其光强出现明显的梯级脉冲变化,在被击中建筑物的顶部观测到了2D长度约为80 m的负极性上行连接先导。

各次负极性直窜先导的平均2D发展速度在(4.0~12.4)×106 m/s之间;首次回击和各次继后回击的回击速度差别不大,在(1.0~1.3)×108 m/s之间,回击光强脉冲的10%~90%上升时间在2.2~3.2 μs之间,半峰值时间在53.4~81.6 μs之间。

整个闪电过程持续时间约为864 ms,首次正回击和第1次负极性继后回击的间隔时间(大于150 ms)明显大于各次负极性继后回击的间隔时间(13~70 ms),在首次回击和继后回击发生后均存在数次明显的M过程(图5)。

(吕伟涛)3……地基全天空云检测方法传统的二维(2D)红蓝通道算法广泛应用在全天空云检测方法中,但现有方法对太阳周边区域云检测和天边区域都有较大的误差。

通过分析彩色CCD相机的成像原理,提出了一种基于绿色通道的全天空云检测算法。

算法首先基于太阳定位算法计算出太阳中心在全天空图像中的坐标,并根据太阳的高辐射特性判断出图像中的太阳是否被云遮挡。

再基于彩色全天空图像的绿色通道,通过数学形态学方法模拟出全天空背景亮度,并结合太阳是否被云遮挡的信息对模拟出的背景在太阳区域和天边区域进行亮度调整,通过背景去除就能得到云的初步检测结果,再去除晴空太阳未被云遮挡时太阳区域的云检测误差,就能获得高精度的云检测结果。

相比传统的2D红蓝通道算法,新的算法仅需利用一维(1D)的绿色通道信息,且在云和天空的过渡区域、太阳区域和天边区域都获得了比传统方法更好的识别效果。

(杨俊)4……初始击穿过程、伴随的闪电放电过程及下部正电荷区闪电放电的初始击穿过程产生信号在宽带电场中常常表现为双极性脉冲簇的形式。

利用在北京和广州观测到的闪电放电电场波形,分析了可探测的双极性脉冲和伴随的闪电放电过程,并进一步探讨了下部正电荷区的作用。

此外,检验了一个概念化的放电模型。

具体的结果如下:(1)可探测的双极性脉冲在大的纬度范围内一定程度上随着纬度改变,但是在小的纬度范围内其可探测百分比是相似的。

(2)类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4种伴随的放电类型被发现。

类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别表现为双极性脉冲伴随的反极性云闪、混合闪电以及先导回击。

类型Ⅳ仅仅为先导回击过程,为探测到双极性脉冲簇。

分析认为,这4种放电分别对应大的下部正电荷区、中等下部正电荷区、小的正电荷区以及不可见的正电荷区。

(3)类型Ⅳ在北京和广州的百分比分别为65.4%和63.3%。

其他类型百分比在两地明显不同。

在北京类型Ⅰ和Ⅱ的百分比更高,可能归因为更大的下部正电荷区。

(4)类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的脉冲间隔呈增大的趋势。

区别于类型Ⅲ,类型Ⅱ展现了更长的脉冲回击间隔。

对于类型Ⅱ,在北京双极性脉冲具有更大的脉冲回击幅度比。

可以认为,不同类型的放电参数和下部正电荷区直接相关。

这些统计分析结果能够用概念的放电模型来解释,该放电模型的合理性也能够一定程度上用该分析结果验证。

(张阳)5……西北太平洋热带气旋闪电活动与气旋强度突变的关系利用WWLLN全球闪电定位数据、热带气旋(TC)路径和强度数据以及MTSAT-1R卫星提供的TBB云顶亮温数据,以2005—2009年西北太平洋116个热带气旋为研究对象,分析了TC闪电活动与气旋强度变化的关系。

结合第0802号超强台风威马逊个例过程,详细研究了不同强度突变过程中不同区域闪电活动的差异及其随时间的演变特征,探讨了利用内核闪电活动对TC强度突变进行指示和预警的可行性。

闪电活动易发生在热带低压(10.8~17.1 m/s)和热带风暴(17.2~24.4 m/s)等级阶段,此时观测到有闪电发生的时次最多。

随着气旋强度的增强,观测到有闪电发生的时次逐渐减少,这与大西洋研究结论一致。

内核闪电密度最大值发生在24 h风速变化为15~25 m/s的增强阶段。

气旋所有强度变化过程中(快速增强、一般变化和快速减弱)都有闪电发生。

TC内核闪电活动对气旋强度的迅速加强具有一定的指示作用,0~100 km闪电密度在快速增强阶段大于快速减弱阶段,而外雨带区域的闪电密度在不同强度变化过程中的差别较小。

因此可以尝试利用内核的闪电活动来预警西北太平洋热带气旋的快速变化。

超强台风威马逊(2008)快速增强过程中,内核闪电密度迅速增加。

基于卫星观测资料对对流演变特征的分析表明,快速增强过程内核具有最大的云顶高度和最低的云顶亮温,在TBB<200 K的低亮温区,快速增强累计频次达到100%。

内核对流特性在不同强度变化过程中存在的显著差异,一定程度上揭示了闪电活动在快速增强阶段增强的原因(图6)。

(张文娟)6……雷暴中的垂直速度场对起电和电荷分离活动影响的模拟为了研究垂直运动速度对于起电过程和电荷结构形成的影响,利用三维(3D)起电放电云模式,通过对一个强雷暴单体的模拟,针对垂直速度场中冰相物含量及其携带电荷的分布和演变特征进行了分析。

结果显示:(1)在整个雷暴生命史期间,上升速度区(5 m/s>垂直气流速度W≥1 m/s)内的冰相物在起电过程中获得的总电荷量最大,霰粒子在该速度区内通过起电获得的总负电荷量峰值可达到1014 nC。

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