冰雹云的闪电活动特征的研究
通过2012年山东地区的11个降雹日的地闪资料分析了冰雹云的地闪活动的时空分布特征，结果表明：闪电频数一般在降雹结束前有“跃增”现象；降雹区域与地闪密度中心并不重合，但与正闪的活动中心有很好的对应，若24小时总地闪电数大于800次时，其负闪总数与总闪电数的比值大于90%；但在降雹期间正闪活跃，降雹前20min内开始有正闪活动，且正闪频数峰值在这段时间内达到；由此反映的正地闪活动的时空分布的特征规律，可用来预警冰雹。
第一章引言、资料来源与处理
1.1引言
冰雹是一种严重的自然灾害，是由强对流天气系统引起的一种局地性强、季节性明显、具有突发性和阵性特征的气象灾害。一次范围较大、强度较强的降雹，往往伴随着各种阵发性极端灾害性天气过程，如狂风、暴雨、急剧降温等等[1]，对人民的生活、安全造成极大的影响。而人们对产生冰雹的物理机制还没有充分的认识，这也直接关系到人工防雹工作的实施。20世纪60年代中期, 苏联宣称防雹能减少雹灾损失70%-80%，而提出的著名的冰雹形成的“累积带”理论也并不普遍适用[2]。
在产生冰雹的冰雹云的发展演变过程中, 常伴随有大量地闪的发生。冰雹云中既存在强盛的上升气流, 又有冰相粒子参与的复杂的微物理过程, 因此冰雹云中的起电过程非常剧烈, 放电现象也非常活跃[3]。70年代我国在防雹作业中曾广泛利用闪电计数仪作为监测冰雹发生与否的工具, 并总结出每5分钟多于100次
即有80%的降雹概率[4]。雷电作为强对流天气过程的“指示器”, 已被用于识别发展中的对流云[5]。因此研究冰雹云的闪电特征对冰雹天气过程的预警有重要的意义，而采用测量闪电的声、光、电特性的测雹仪对冰雹等强雷暴天气的进行预警预报，更是冰雹监测的一种简便、经济实用方法[1]。
目前国内外关于冰雹云闪电特征的研究主要集中在冰雹云的正地闪特征，以及闪电频数变化。Reap 和MacGorman发现[6], 大冰雹出现的可能性随着正地闪频数的增加而增大。MacGorman [7]等通过对15 次大冰雹和龙卷过程的地闪分析发现, 其中4 个风暴整个生命史中正地闪占多数, 另外11个风暴在成熟阶段正地闪占多数。同时，研究发现地闪与风暴单体降水的相关较高。冯桂力等[5]的研究表明正地闪居多的风暴多数属于弱降水的经典超级单体, 而负地闪居多的风暴则多数为强降水的超级单体; 大冰雹出现在正地闪频繁的时候, 一旦转为负地闪, 降雹的大小和频率都将减小;并发现冰雹云的云闪与地闪的比值远高于一般的雷雨过程, 其云闪密度也远高于雷雨过程。周筠珺等[8]观测发现地闪频数在降雹前30 min 陡然上升。因此，可以通过观测闪电频数来监测对流天气的变化。陈哲彰[9]的研究也反映了上述结论，分析了20 个冰雹大风实例发现地闪开始发生时间与雷雨同步比冰雹平均提前25 min 左右。冯桂力等[3]利用地面雷电探测网获取的地闪资料分析了10 次强雹暴的闪电分布和演变特征, 得到了如下研究结果：降雹天气过程的正地闪比例较高, 在雹云快速发展阶段, 地闪频数存在明显的“跃增”，且具有很高的云闪/地闪比例；根据地面降雹和对应的地闪资料进行
分析发现, 地面降雹区基本出现在正地闪密集(活跃)区域或邻近区域, 与正地闪的空间分布对应较好；从云、地闪的空间分布可以发现地闪活动中心和云闪活动中心并非完全重合。而本文利用最新的观测资料，选择山东地区2012年全年的闪电资料和台站地面降雹的资料，从闪电频数变化、闪电密度、极性等方面研究冰雹云闪电分布特征,并分析了降雹前后的闪电活动特征，初步获得了冰雹云的闪电分布特征，探讨了闪电活动对降雹的指示意义。
1.2资料来源与数据处理
本文所用的地闪资料由山东雷电监测定位系统(Shandong Lightning Detection Network , 简称SLDN) 提供。该系统由13个探测站(包括聊城、济宁、莱芜、临沂、潍坊、青岛、威海、龙口、滨州、德州等地，如图1所示) 和一个中心数据处理总站(设在山东省电力调度中心) 组成, 覆盖山东全省。该系统采用多站方位汇交和到达时间差综合算法定位，定位精度高，误差小。
根据山东气象局提供的近十年的地面降雹资料，整理出2012年全年的降雹信息，从地闪资料中筛选出降雹日的闪电信息。而根据叶宗秀等[]的研究表明5min内闪电频数可以很好的识别冰雹云，李照荣等[11]的观测结果表明5min闪电频数对降雹具有很好的指示作用，可用作判别冰雹的指标,一是每次降雹对应闪电频次的峰值；二是在距降雹前4-97min内出现5min频次峰值[11]。本文故将5min 内一定范围内云对地的闪电总数称为闪电频数（下同），即对闪电频数的计算是指以降雹点为中心东西南北各距一定半径，一次地闪发生时刻前后2.5min的地闪总数。根据以往的文献和经验，结合冰雹云的一般尺度，本文将半径选定为75km，并以此来统计闪电频数及其随时间的分布特征，而对正负闪比例的分析也是基于以上标准。
而冰雹云闪电的空间分布特征从闪电密度分布和正闪分布两方面进行。将山东地区进行网格化，取34—38 °N和114 —122 °E的区域并分成100 ×80的正方形网格，及以0.1经度乘以0.1纬度的正方形格点内发生的所有云对地闪电的总数称为闪电密度，以闪电密度来代表格点的值，从而画出等值线，找出闪电密度中心。
图1.1 山东闪电监测定位系统单站布局[14]
第二章山东地区冰雹云的地闪活动特征
2.1冰雹云的地电活动特征
冰雹云是发展强盛的积雨云，顾名思义，可以将只要产生冰雹的积雨云称为冰雹云，在一天内只要监测到冰雹降落就算做一个冰雹日或降雹日，故研究降雹日的地闪活动特征即对应冰雹云的地闪活动特征。而根据降雹资料显示2012年山东地区共有11个降雹日，其中单日只有一次降雹的有7天，有4个在1天时间里在不同地区观测到有降雹的情况发生。如表1所示,在这18次降雹过程中，除去3月21日这一天地闪的极性都为负外，其他17次过程负闪比例均小于99%，小于山东地区年总负闪比例[14]，并且有几次过程的负闪比例在50%以下，故能得出降雹日的正地闪比例比平常高，正闪活动也比非降雹日活跃。由统计数据还能得出，当降雹区域24小时总闪电数大于800次时，其负闪总数与总闪电数的比值都大于90%，可能的原因也许是强降水单体风暴过程引起的，强降水单体雷暴闪电发生频繁，且有研究表明负地闪比例高的风暴属于强降水单体，正地闪比例高的风暴属于弱降水风暴。
在5月24日，6月14日，及6月21日，及9月19日这4天里每日发生了至少两次降雹过程，而这其中可以看成是冰雹云移动而造成的连续降雹要根据降雹的时间和地点来定，可以认为空间上距离离得近、时间跨度足够短的两次降雹
过程认为是一次过程。5月24日的四个冰雹降落的区域之间的距离均在75km以内，而一般中尺度强风暴的典型水平尺度在25至250 km，而对冰雹云的识别可以从闪电频次来入手，黄彦彬[16]等的研究表明弱冰雹云的闪电频数一般为30～70次/( 5 min) ;，而强冰雹云的闪电频数基本上都大于50次/ ( 5 min)[16] ,参考这个标准初步判断这几次的降雹过程应都为弱冰雹云，故距离上取75km是合适的，那从空间上看6月14日，6月21日及9月19日都不可看做只有一次降雹；而时间上若以10分钟为标准，那么5月24日在茌平和禹城的降雹可以看做是一次天气过程。纵观2012年每次降雹过程的地闪总数，发现3月21日和9月19日这两天的地闪活动较少，而除去6月21日栖霞站外6、7月降雹日的闪电活动较为频繁，这也与山东地区闪电的季节分布规律大致相同：夏季闪电最多, 占全年的92.79%, 秋季闪电比例不超过1%，冬季闪电最少, 仅占全年总闪电的0.17%[14]有可能是冬季山东地区受冷高压控制，寒冷干燥使得闪电活动降低。
表2.1 2012年山东地区冰雹过程的地闪活动特征
2.2 冰雹云的闪电时空分布特征
2.2.1地闪频数的时间分布特征
云对地的闪电频数变化一直是识别、预警冰雹云的重要方法，叶宗秀等在甘肃永登等地针对冰雹云的闪电平数特征进行了观测，周筠君等[3]研究陇东地区冰雹云系发展演变发现每5分钟地闪频数的最大值一般是出现在降雹前6～16分钟之间，冯桂力等[13]对河南地区的冰雹云的闪电特征研究表明：在冰雹云发展的阶段，闪电频数存在明显的“跃增”，现象，且正闪活动增加。
图2.2 3月21日和5月15日冰雹落区附近地闪频数随时间的变化
图2.1（a）是3月21日泗水，降雹时间13:48至14:05，该时间之前在以降雹点为中心、半径为75km范围内未检测到地闪发生，当日的地闪总数为45次，极性全为负。图2.1（b）5月15日在诸城13:04至13：09降雹，降雹过程中闪电频数上升，并在降雹后达到峰值。这两次的降雹过程并未出现降雹前闪电频数
“跃增”的现象，相反在
5月15日闪电频数在降雹过程中持续增加，在降雹后
6min达到峰值9次/5min。而3月21日地闪频数低，正闪频数为0。图3反映的是正闪频数和总闪频数的分布，来研究正负闪频数情况，发现在降雹前正闪频数增闪电多为正闪，而降雹后闪电频数达到峰值时，闪电极性以正极性为主。
图2.3 5月15日闪电频数分布直方图（黑色箭头标注的是降雹时刻）
a b
5月26日福山发生冰雹天气，降雹时间为16:32到16:43（如图2.4中黑色箭头对应的是降雹时刻），闪电活动在降雹前2个小时内频繁，闪电频数达到峰值后开始振荡；在降雹过程中闪电频数较低，降雹后反弹，总体趋势呈“v”字型，图形以降雹的时刻为中心，较为对称。正闪活动在降雹前较为频繁，并随总闪电频数同时达到峰值而振荡，到降雹时开始减少，在降雹过程中保持较低水平，降雹后反弹明显，降雹时为正闪频数的谷底。
a b
图2.4 5月26日闪电频数随时间分布图
a b
a c d
图2.5 5月24日各降雹点的闪电频数分布直方图
图2.5（a）是5月24日以夏津为中心，半径75km的范围内观测到的闪电频数随时间的变化的直方图，正闪频数在降雹过程的尾部突然“跃增”达到峰值。图2.5（b）表示的是平原降雹过程，降雹前一小时闪电频数开始跃增，到13:00至13:05达到峰值11次/5min，，正闪频数于12:50至12:55达到峰值为6次/5min。图2.5（c）是5月24日禹城，闪电频数达到峰值时有短暂的降雹过程；在禹城观测到冰雹8min后，茌平开始降雹，在降雹持续时间内未检测到地闪发生（图2.5(d)所示），降雹后闪电频数迅速达到峰值。
a b
图2.6 6月2日
6月2日17:16至17:19寿光有短暂的冰雹天气发生，持续时间只有3分钟，
降雹前两小时闪电活动开始增加，并在降雹前70分钟达到峰值86次/5min，尔后闪电活动减弱，频数下降，在降雹的时间段发生一些波动，闪电频数总体趋势为减少，并在降雹后两个小时递减为0。闪电活动一直以负闪为主，在降雹前100分钟时才有正闪发生，在降雹前30分钟时正闪频数增加，活动开始频繁，一直持续到降雹后才逐渐递减。
图7 6月10邹平
6月10日在邹平发生短暂降雹过程，闪电活动频繁，一天的总闪电频数达到了5000多次，而正闪比例低，只有132次，地闪极性主要为负。闪电频数在04:48到06:18处于低谷后“跃增”，于07:10达到峰值，并在降雹前20分钟再次“跃增”达到峰值160次/5min。而通过统计其正闪频数发现降雹前有少量正闪发生。
图8 6月12日与14日蓬莱地区闪电频数分布
a b
图8（a）所示6月12日在蓬莱发生了一次持续时间为25分钟的冰雹天气过程，而闪电频数的峰值出现在降雹过程中。图8（b）显示闪电频数从降雹前一个小时的0“跃增”至44次/5min，蓬莱地区在48小时内遭受了两次冰雹天气的袭击，而14日这次地闪活动明显强于12日，并且降雹前闪电频数“跃增”明显。
a b
图9 6月14日安邱和6月21日栖霞地区闪电频数直方图
图9（a）表明安邱降雹后25min达到峰值99次/5min后，闪电活动减弱，在19:45闪电频数开始增加，并于20min后达到103次/5min,而正闪频数在降雹前达到峰值，降雹后维持较低水平。
图9（b）是6月21日栖霞站闪电频数统计直方图，降雹前25min达到峰值，正闪活动开始出现并持续到降雹。
图 10 6月21日寿光闪电频数分布直方图
6月21日寿光在栖霞检测到有冰雹后40min开始降雹，而在开始降雹前50min分钟闪电频数达到28次/5min，然后开始波动，到开始降雹的时刻恰好处于波峰，降雹后闪电频数振荡减少，而正闪活动从降雹前20min开始活跃，正闪频数并随总闪电频数波动，在17:50至17:55分这段时间内闪电频数为0，之后闪电次数开始增多，闪电频数于降雹两小时后达到峰值——38次/5min，此时闪电极性基本上为负值，正闪活动结束。
图11 7月12日垦利闪电频数折线图和正闪频数分布直方图7月12日，08:42至08:48分在垦利降雹，根据统计闪电频数在08:45至08:50
这一区间达到峰值，为213次/5min。正闪活动较少，但基本都发生在降雹前后一个小时内，降雹后20min正闪频数达到峰值。
图12 9月19日朝城、加祥
朝城在16:53分降雹，降雹前两小时达到峰值，且以正闪为主，降雹前一小时闪电频数达到次峰，极性都为正，降雹是偶有闪电发生。加祥的闪电频数在降雹过程中达到峰值，降雹后闪电活动沉寂。而根据统计资料知：这两次过程正闪占主要比重，而平原的闪电总数只有12次，且在该范围内检测到的当天最后一次闪电是在16:02分，也就是在降雹前2个小时内未发生云对地闪电。
综上所诉可以看出，山东地区的冰雹过程大致遵循闪电频数在降雹前达到峰值的定律，但也存在着在降雹过程中闪电频数还在增加，以致在降雹后跃增至最大值，降雹前后地闪频数较低或无地闪发生的现象也有发生，如3月21日的降雹，持续时间长，可能是云闪活动剧烈，而导致地闪活动少，冯桂力[3]研究表明雹暴的闪电活动强具有很高的云地闪比例，William[12]也提出云闪活动频繁，地闪活动就会减少的现象，可能是两种闪电在争夺电荷。同时CHRISTOPHER J 的研究[17]也提出来云地闪电总频数比地闪频数能更好的反映出冰雹云的活动特征，在降雹前的“跃增”更明显，对冰雹的预警结果更优。结合这些结论，可以得出：地闪频数较大的降雹日中在降雹结束前有明显的“跃增”现象，也就是闪电频数会在降雹前或降雹中达到峰值（本论文给出的界定是大于200次），且随频数的增加，正地闪活动减弱；对于那些频数较小的且地闪频数峰值出现在降雹后的，在降雹期间正地闪活动比例会上升；总的来讲，降雹期间及前后20min 内都会有正闪活动，且正闪频数会达到峰值。
2.2.2 地闪的空间分布特征
根据文献资料[16]显示，云地闪密集区域，预示不稳定能量在该地聚集，冰雹天气发生可能性大。由于地面观测站对地闪的观测精度高，尤其是山东闪电定位系统在2006年后发展成13个探测仪来对地闪进行观测，定位误差小，资料便
于获得，冯桂力[3]等对雹暴过程中地面降雹与地闪资料进行研究发现：地面降雹区基本出现在正地闪密集(活跃)区域或邻近区域, 与正地闪的空间分布对应较好。对山东地区闪电活动特征分析后得出闪电主要集中在鲁中山区(淄博南部、莱芜、临沂西北部), 张文煜[14]等的研究也表明夏季闪电密度高，且高值区域主要分布在在鲁中与鲁南的交界处，这是闪电活动最频繁的地区；李照荣[11]研究地闪的空间分布和闪电密度的分布，获得正负闪电的密集程度和高值中心位置，发现降雹出现在闪电密度最大中心的下风方，且密度最强中心在位置上先于降雹区域。以上说明结合降雹区域与地闪的空间分布的对应关系，可对冰雹天气进行短时预报与预警。选取了5月24日、6月14日、6月21日、9月19日这四个降雹日为典型个例，分析了闪电密度分布、正闪分布与降雹区域的关系。
图13 5月24日地闪密度等值线图
图13中蓝色“+”表示降雹区域，从左至右，从上至下分别为夏津、茌平、平原、禹城。发现闪电密度最大值在鲁中地区（济南、淄博闪电密度的值都大于10）,而降雹区域集中在聊城和德州的交界处，距离鲁北地区的密度中心有一定的距离。若将禹城和茌平两地的降雹看成一次过程，那么这三次降雹过程的中心位置与闪电密度中心位置并不重合。而夏津、茌平的闪电密度值小于2，在图上为空白，为了进一步分析闪电的分布特征，故做了散点图来反映正、负闪的分布特征，如图14所示，图a是以夏津为中心，半径75km探测到的正负闪的散点图：可见降雹点都有正闪分布，夏津地区闪电活动以正闪为主；由图b得平原附近正闪集中，夏津、禹城附近有正闪发生，茌平偶有正闪活动，平原处于正闪密度中心。
图14 5月24日降雹区域正、负闪的分布图
（红色“+”为正闪，黑色上三角形表示为负闪）
图15 6月14日闪电密度等值线图
6月14日地闪活动明显，在烟台市蓬莱和潍坊市安邱地区降雹，闪电活动主要集中在鲁东地区，而闪电密度最大值出现在两降雹点的连线中点，达到100次，蓬莱的西南方向上出现了一个闪电密度高值区，局部地区的闪电次数超过了90次，安邱地区的南面距离大概75km处也有一闪电密度中心，但降雹地点的频次都在20以下，不与闪电密度中心重合。由下图（图16）正闪分布图可以看出降雹点附近正闪频次比较多，陆上正闪密度中心与蓬莱降雹中心重合，安邱附近也伴随正闪发生。
图16 6月14日降雹点正闪分布散点图
图17 6月21日闪电密度等值线图
6月21日的闪电活动情况和14日的大致相同，两降雹点空间跨度大，闪电密度中心也没有出现在降雹点附近，栖霞站的闪电密度的值小于20，寿光站的闪电密度值小于40，闪电密度中心出现在鲁中地区，中心密度值大于90。根据表1的统计资料显示栖霞地区的总闪频数只有25次，且寿光与栖霞的降雹时间差在1小时内，故可认为是不同单体的冰雹云造成地闪频数的差异，而根据地面降雹资料发现在栖霞站监测到有降水发生，也许是因为处于强降水单体风暴控制下，但这些推测有待于结合云闪数据和卫星数据进一步考证。
图18 6月21日地闪分布散点图
由图18（c）地闪分布的散点图（红色“”表示地闪）栖霞站处于该冰雹云的闪电密度中心，寿光站不处于中心，但周围一定范围内，尤其鲁中地区闪电密度大。对6月21日栖霞站(图18（b）所示)的闪电分布进行进一步分析发现：正闪较为集中在降雹点附近，而负闪较为分散。对寿光站的观测数据分析后发现由于负闪：总闪的值太大，故只画出正闪的分布（图18（a）），由上图得出降雹点处于正闪的密度中心，故降雹点附近正闪活动较为活跃。
图19 9月19日地闪分布散点图
图19（a）中的蓝色加号从上至下从左至右分别为朝城、平阴、加祥，其中平阴的闪电总数只有12次，且在该范围内检测到的当天最后一次闪电是在16:02分，也就是在降雹前2个小时内未发生云对地闪电，其他两地有少量闪电活动发生。将图19（a）放大一定的比列并选择闪电极性为正便得到了图19（b）——正闪的分布散点图，加祥附近正闪较为集中，朝城和平阴降雹点没有正闪分布。
综合这四个降雹日的闪电分布情况，可以发现地面降雹中心与地闪密度高值中心不重合，而在地闪频数较少的情况下，降雹区域可能会与闪电集中区重合，如6月21日栖霞地区的降雹；对于正闪活动，基本上以上每个降雹点周围都会有正闪活动出现，5月24日的夏津、6月13日的蓬莱、6月21日的寿光以及9月19日的平阴这些地区都对应于正闪活动的中心，可见正闪活动在时间和空间上都对降雹有关系。
5．结论与讨论
5.1主要结论
对2012年山东地区11个降雹日的17次降雹过程进行了初步的分析，分别从闪电频数随时间的分布特征、正负比例特征、闪电密度和正闪随空间的分布特征得出了山东地区冰雹云的闪电活动的基本特征，主要结论如下：
（1）降雹日的正闪活动比非降雹日活跃；当降雹区域24小时总地闪电数大于800次时，其负闪总数与总闪电数的比值一般大于90%。
（2）闪电频数一般在降雹结束前有“跃增”现象，而降雹前20min内监测到正闪活动，降雹期间正闪活跃，且正闪频数峰值在这段时间内达到。
（3）降雹区域与地闪密度中心并不重合，但与正闪的活动中心有很好的对应。
5.2 讨论
本文研究的闪电活动特征仅仅研究了云对地闪电，由于缺少云闪的卫星资料，未能全面的研究冰雹云的闪电活动特征，得出的结论也不够全面，只能描述一般性的现象，对个别个例的分析还有待于进一步考证，如3月21日的闪电全为负、6月14日安邱地区闪电频数峰值在降雹后出现的问题，还有对9月降雹点附近没有地闪分布的问题做出了自己的一些猜想，需要继续深入研究。
从上文得出的结论来看，根据最新的观测资料发现，山东地区冰雹云的地闪频数对预警冰雹的结果并不是太好，有几次是在降雹期间频数达到最大值，目前最新的研究表明，总闪电频数比地闪频数更具代表性；但本文对正地闪活动研究可以得出：冰雹降落前，正地闪活动增加，有大概20min的提前量，且正地闪活动中心很有可能是冰雹的落区。这对冰雹的预警与冰雹灾害的预防有一定的帮助。
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描写下冰雹的句子 描写下冰雹的句子 1、老天爷似乎觉得有些单调，与大地开了一次玩笑！赶紧拉上了一块大幕布，顿时，天昏地暗，像变了个世界似的，不大一会儿，天越发得黑暗，简直伸手不见五指，霎时一阵大雨倾泼而下，等人们回过神来时，已是雨中夹着冰雹砸向灰蒙的大地，砸在静候的屋檐下，砸洒匆匆行人的头上……，如颗颗珍珠，不，似块块冰糖，有棱有角，晶莹剔透，捡一颗放在手中，冷丝丝地直渗到毛细血管中，沁入心肺。 2、首先，冰雹必须在对流云中形成，当空气中的水汽随着气流上升，高度愈高，温度愈低，水汽就会凝结成液体状的水滴；如果高度不断增高，温度降到摄氏零度以下时，水滴就会凝结成固体状的冰粒。 3、冰雹停了，雨还在下。街道慢慢的恢复到了雨前的清晰哥寂静。他彳亍的宁视了四周，也只有那盏兢兢业业的警灯在闪烁，他的灵魂仿佛被这刺眼的红光带到了风雨之前。迷眸好像也对这闪光陌生了，也许是他习惯了闪电。 4、在反覆上升下降吸附凝结下，冰粒就会愈来愈大颗，等到冰粒长得够大够重，又没有足够的上升气流能够再将它往上推时，就会往地面掉落。如果到达地面时，还是呈现固体状的冰粒，就称之为冰雹，如果融化成水掉下，那就变成雨了。由此可知，如果空气又暖又湿，有足够的水分，加上旺盛的对流状态，就有可能产生冰雹 5、天上的雨滴在云朵小妹的玩耍搓揉下，变成了一粒粒可爱的冰晶，云朵将它弄丢了，它与朋友们跳下了云层，飞到了地面，落得到处都是，闪闪亮亮的，格外美丽漂亮。
6、冰雹“嗖嗖”地下，越来越紧，打在身上“霹雳啪啦”的响，落在地上，蹦蹦跳跳的，地面上象撒满了“盐”，在路灯的照耀下星璨璨的，甚是好看。踏在“盐粒”上，好玩！感觉特别刺激、开心、快乐、还有点疼……。 7、大家默不做声，都把衣服脱下来，蒙在运输军官的遗体上，不让他再受到冰雹的摧残。鸡血藤流出的血，染透了我们蒙着军官的衣服，白色的鸡蛋大小的冰雹，密密麻麻狂暴地砸在我们头上，我们顾不得这许多，大家围上去，用身体拱卫着运输军官行进。 8、一场冰雹，湮没了路人的脚步，也湮没了他无尽的烦恼。原本平静的街道上只有警灯在闪烁，我才知道时间还在转动。 9、乌云翻滚,一片漆黑,大块大块的冰雹砸了下来。 10、但是我感谢今晚的电击雷鸣，感谢今晚来势汹汹的冰雹，将我的思绪，我的心情赤裸裸的展现在了它们面前，是它们打开了我经久未开的心藤，顺着这笔尖沙沙的流露在这纸板上。 11、屋外面下起叮咚叮咚的冰雹，凿凿的落在屋顶瓦片上，交替着细雨的声音，还有久违未听的雷鸣。此时的我坐在阁楼窗前，敏思我的惆怅，和一些若干飘渺的思绪。许久想提笔一览风采，却发现不是笔墨韵不出我的心声，而是我像干涸的沙漠，怎奈我的空旷，是笔尖无法填满.... 12、傍晚雨下的好大昏暗中电闪雷鸣正想今天美事呢就听"噼啪"声在车窗外响个不停定睛看是豆子般大的冰雹人们正匆忙行走在街上不知这冰雹打在身上是何种感受天有不测风云到家雨停了静静在窗前看雨后的景致灰暗色的天衬托着清澈的楼群 时有雷电闪明家灯时亮真是别有一翻景色。
文章编号:167328411(2009)0120080203 三亚市雷电活动特征及雷灾分析 何君涛1,李君海2,黄海智1,梁振飞1 (11三亚市气象局,海南三亚 572000;21陵水县气象局,海南陵水 572400) 摘 要:通过对三亚市1959～1997年共39a 资料统计分析,找出三亚市雷电活动的时空分布特征,并简单分析了产生雷暴的影响系统及雷电受损特点。关键词:雷暴;影响系统;雷电灾害中图分类号:P 427132 文献标识码:A Analysis on Thunderstorm activ ity Character istics and lightn i ng d isaster i n Sanya H e J un 2tao 1,L i J un 2hai 2,H uang H ai 2zh i 1,L iang Zhen 2fei 1 (11Sanya M eteo ro logical B u reau Sanya 572000;21L ingshu iM eteo ro logical B u reau L ingshu i 572400)Abstract :B asing the L igh tn ing data du ring 1959～1997in Sanya city ,the tem po ral and sp atial distribu ti on characteristics of ligh tn ing activity w as studied .T he synop tic circum fluence background of ligh ting happ en ing and the ligh ting dam age w ere discu ssed . Key words :thundersto rm ;synop tic system ;ligh tn ing disaster 收稿日期:2008212210 基金项目:三亚市重点科研项目(“三亚市气象灾害防御规划” )资助。作者简介:何君涛(19762),男,工程师,主要从事应用气象工作。 随着三亚城市建设的发展和高科技电子设备的日益增多,雷击灾害的发生率呈上升趋势,经济损失剧增。本文分析了三亚市1959～1997年共39a 雷电活动的主要特征和1998～2007年雷灾特点,让人们更好地了解三亚的雷电灾害,做好雷灾防御工作。 1 资料和方法 雷电资料使用了三亚市气象观测站1959～1997年39a 的逐日雷暴观测资料,采用数理统计、趋势分析等方法对三亚市初雷日、终雷日、年平均雷暴日及其雷暴的季、月、日变化等进行分析,总结三亚地区雷暴活动的气候特征。雷灾资料使用了《海南省气象灾害大典》和三亚市气象局对三亚地区的气象灾害调查资料中三亚市1998～2007年近10a 雷灾情况,对其进行统计分析,以求更好的反映随着三亚市经济建设雷灾呈现的特点。 本文统计的初雷日是指一年中第一次发生雷暴的日期。终雷日是指一年中最后一次发生雷暴的日期。雷暴日以一天内耳闻雷声(一次或几次)为一 个雷暴日。年雷暴日数为一年内雷暴日数的总和。雷 暴月是指发生过雷暴的月份。 2 雷电活动的主要特征 211 雷暴日数的月变化 资料统计表明,三亚雷暴日年平均6413d ,最多年100d (1975年),最少年33d (1996年)。具有明显的季节特征,雨季多,旱季少。5～9月为雷暴活动最为频繁的月份。各月按雷暴多寡排列,次序为8、9、7、6、5、10、4月份,各月平均有13162d ～2195d ,其余3、11、2月份各月的平均雷暴日0172～0126d 。 从表1中看出,雷暴主要分布于5～9月,和三亚的雨季对应,月平均在9～14d ,占全年的85%。雷暴活动高峰月出现在8月占全年的21%。其他月份较少。有的雷暴多的年份,7～9月份中,有2 3的天数有雷,为21～22d 。 第30卷 第1期 气 象 研 究 与 应 用 V o l 130 N o 11 2009年3月JOU RNAL O F M ET EOROLO G I CAL R ESEA RCH AND A PPL I CA T I ON M ar 12009
雷击闪电的特性 作者：TIMES 转贴自：防雷技术论坛 雷击闪电的特性 (1)雷电流的特性 雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。尤其是不同种类放电差别更大。为此有必要作如下说明。 由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。 云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面。这叫做向下先导。其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端。雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导。因此，可以把闪分成四类，只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电。当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象，称为有回击闪电。 上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电，一般是第一次放电的电流最大，正闪电的电流比负闪电的电流大。这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解。 电流上升率数据对避雷保护问题极其重要，最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前。习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长。雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。 (2)闪电的电荷量 闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。从大量观测数据表明，一次闪电放电电荷Q可从零点几库仑到1000多库仑。然而在一次雷击中，在同一地区它们的数量分布符合概率的正态分布。第一次负闪击的放电量在10多库仑者居多。 一朵雷云是否会向大地发生闪击，由几个基本因素决定，其一是云层带电荷多少，其二是把云层与大地之间形成的电容模拟为平板电容时，它对大地的电容是多少。当然这个模拟电容两极之间的电压就是由电容和带电量决定的。当这个模拟电容内的电位梯度du/dl达到闪击值时就会发生闪击。当闪击一旦发生，云地之间即发生急剧的电荷中和。 雷电之所以破坏性很强，主要是因为它把雷云蕴藏的能量在短短的几十μｓ放出来，从瞬间功率来讲，它是巨大的。但据有关资料计算，每次闪击发出的能量只相当燃烧几千克石油所放出的能量而已。 (3)雷电波的频谱分析 雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布，根据这些数据可以估算通信系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小，进而确定避雷措施；在电力系统中，了解雷电波频谱分析在避雷工程中，也可以根据其
淮安地区闪电活动时空分布特征分析- 关键词闪电定位；闪电密度；闪电强度；江苏淮安 Key words lightning location；lightning density；lightning intensity；Huaian Jiangsu 雷电（也称为“闪电”）是发生于大气中的一种长距离、大电流、强电磁辐射瞬时放电事件。自然界的这种强大的放电现象不仅可造成人畜伤亡，引起森林火灾、电力和通信中断等重要灾害，而且还严重干扰电子设备的正常运行。因此，对闪电活动规律的研究不仅是雷电科学发展的需要，同时也是对雷电灾害进行科学防护的需要。 闪电产生于中尺度对流天气系统，具有显著的局地和时效特征，其闪电活动空间分布特征与当地气候条件、天气系统、地形、下垫面等多种因素有关。淮安地区处于江苏省北部，地势低平，属于暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候，是冷暖气流频繁交汇地带[10]。随着全球变暖，淮安地区高层建筑以及易燃场所不断增加，导致了雷电事故发生更加频繁。因此，研究淮安地区闪电活动规律对雷电灾害风险评估以及制定防雷减灾对策具有现实意义。 1 材料与方法 2 结果与分析 2.1 地闪频次分布特征 2.2 地闪时间分布特征 2.3 地闪空间分布特征 闪电密度表示该区域年平均闪电的总次数与该区域面积之比。该文首先求出淮安地区年平均闪电密度，然后运用surfer软
件进行绘图处理。 雷电流幅值概率是国内外对雷电防护研究中所必须考虑的重要参数之一，在雷电绕击、反击计算中具有重要的作用[13]。 根据IEEE工作组以及CIGER分别提出的雷电流幅值累积概率表达式，综合两者特点，归纳出雷电流幅值累积概率计算公式[14]： Pc=1/[1+（I/a）b] 其中，Pc为雷电流幅值大于某一个值的累积概率；I为雷电流幅值（kA）；a为中值电流，表示雷电流幅值累积概率大于a 的概率为50%；b为拟合指数。 根据雷电流幅值累积概率计算公式，对淮安地区闪电强度累积概率进行拟合，拟合方程为： Pc=1/[1+（I/31）3.3] 可以看出，拟合曲线与实际监测值基本一致，说明了拟合效果较好。因此，以后在对淮安地区进行雷电灾害风险评估工作时，可以根据上述闪电强度累积概率拟合方程，进行易损性区划等防雷工作研究。 3 结论 （4）淮安地区闪电强度大于32 kA的概率小于50%，拟合出大于某雷电流幅值时的累积概率表达式为：Pc=1/[+（I/31）33]。
如何识别冰雹云 永仁县人工防雹作业人员培训教材看云识天知识 如何识别冰雹云 人工防雹的作业对象是冰雹云。对于冰雹云的识别?目前已经可以利用雷达进行监测。但是?雷达不可能24 小时开机?而冰雹云的生成、发展又很快?不可能 每一次都被雷达监测到，另外?在探测距离较长?或者前方有遮挡的情况下?雷达探测信号衰减较为严重。基于上述两方面的原因?作业点必须坚持密切监 24小时值班? 视天空状况?一旦有冰雹云生成、发展立即报告指挥中心?指挥中心 再启动雷达观测?从而达到早发现、早作业的防雹要求。因此?作业人员应该掌握看云识天知识?特别是要能准确判断出冰雹云?清楚地掌握作业有效部位?采用正确的作 业方法?才能达到较好的作业效果。 第一部分看云识天知识 云的概念 云是悬浮在大气中的大小水滴或冰晶微粒或者两者混合的可见聚合体?底部不能接触地面?地不接触低?底部接触地面的称为雾。 、云的分类 云的形状多种多样?千变万化。世界气象组织1956年公布的国际云图分类体 系?根据云底的高度?将云分为高云、中云和低云三族?再根据云的外形?将云分为十属二十九类。其中低云有积云(Cu)、积雨云(Cb)、层积云(Sc)、层云(St)和雨层云(Ns)?中云有高积云(Ac)和高层云(As),高云则有卷云(Ci)、卷层云(Cs)、卷积云(Cc)。一般来说?高云云底在 4.5公里以上?中云云底在 2.5-4.5 公里?低云云底为0.1-2.5 公里。需要指出的是?有些云属经常会伸展至其它层?如属于中云族的高层云可能伸展至高云族所在的层次?积云和积雨云能伸展至中云族和高云族所在的层次。 在上述三族十属云中?高云一般是不会产
冰雹的形成过程 风暴云带着多种多样的过冷水滴在大气层的高处集结，当一个被称为软雹的晶体或小雪球接触到水时，水就会在冰上凝结，形成雹胚． 雹胚会层层地变大．在高空的过冷水滴集结的地方，水会慢慢冻结成透明光滑的一层，称为薄冰层．当集结体在低处时，水一接触到冰球立即会冻结，形成白霜，即一个结霜的带有许多条状气泡的表层不透明的物体．科学家们曾打开了一个雹体，并用这种方法数出了25层独立的冰层． 最终，在每小时160千米的速度中，冰雹会达到像拳头和铅锤一样的尺寸．杀伤力可以想象：在德国的慕尼黑，1984年的一场雹暴导致了10亿美元的损失，另一场同样的雹暴则是1995年发生在得克萨斯州的福特沃斯和达拉斯． 最糟糕的雹暴能够降下接近300,000,000立方米的冰．科学家们对一场雹暴能够产生如此多的冰或像记录中的在1970年降落于堪萨斯的柯非威尔地区的0.76千克重的冰块，仍持异议．一些雷暴有许多短期的上升气流，能够使冰雹在上空保持长一点时间．但是对于大部分晶体，每运动0.6厘米需花费10分钟的
时间．形成大冰雹最好的条件是带有强劲的能够承受重物的上升气流且水分很多的风暴．只有最猛烈的带有每小时64千米的上升气流的风暴，才能维持更大尺寸的冰雹．长时期旋转的上升气流，能够把雹胚带到湿空气地带，并使其滞留在那里最终快速增长，形成过冷液滴滑落． 肯尼亚的克里罗高地，在维多利亚湖的附近，由于其过度潮湿、空气的易挥发和高空冷却，每年有132天要遭遇冰雹．在美国，雹暴经常出现在春天的平原地区．在夏天，冰雹北移到艾伯塔．在1953年，一场艾伯塔的雹暴使36,000只鸭子死亡；四天后，又一场雹暴杀死了28,000多只鸭子．所有的这些可悲的灾害都缘于水的过冷凝固．
冰雹云闪电活动特征及应用分析 摘要：本文通过收集国内外冰雹云频繁活动地区的闪电定位系统探测得到的数 据结果，综述冰雹云活动期间闪电频次与对流强度的关系、正负地闪频率特征、 云闪在冰雹云降雹时段的比例特点，体现正闪/总地闪比例随云闪/总闪比例的变 化特征并分析二者关系。详细分析降雹时次正负地闪频率变化，总结冰雹云电荷 结构，初步探索冰雹云闪电特征成因和对降雹量影响，结合人工防雹模型推广运用，提高雹灾临近预报能力及人工防雹水平，减少损失。 关键词：冰雹云；云闪；地闪；正地闪；电荷结构；人工防雹 引言 闪电定位系统作为一种成本和维护费用较低的大气监测仪系统，探测范围广，可以无人值守不间断工作，实现西北大范围对流云的监测，如果能从闪电特征及 早识别和预警冰雹、暴雨、龙卷等发生及演变趋势，应用雷达进一步识别和指挥 人工影响天气作业，将有效提高作业效率和效益，也为认识和分析强对流天气电 学机制提供观测事实，研究强云的荷电结构和对流天气演变中闪电特征及其与气 象条件的关系，最后达到降低冰雹灾害目的，因此具有重要意义。 1冰雹云闪电总数、地闪数目规律 1.1华北雹暴闪电活动规律 统计石家庄强雷雨云和暴雨云闪电特征可知，雷雨日每小时正地闪平均比率 为23.5%，雷雨日总闪平均次数显著偏少，相应云闪比率下降较多，云闪平均次 数占总闪平均次数的13.68%。对正闪比例云闪比例做拟合，发现弱对流天气点相 对离散，没有特别规律。石家庄暴雨日每小时正地闪平均比率为14.3%，比冰雹 日明显偏少。暴雨日总闪平均次数与冰雹日相差不大，云闪平均次数占总闪平均 次数的23.09%，也比冰雹日偏少。六次闪电拟合发现，随着云闪次数上升，正闪 比例会先上升再下降。 1.2西北雹暴闪电活动规律 西北内陆地区冰雹云发源于山区，有较为固定移动路径，多受地形热力抬升 作用，一次冰雹过程在多个地方产生降雹，常伴有较强降水。西北地区正地闪最 高占总地闪数40%，最低为15%，平均为24.5%，偏高正地闪率体现了冰雹灾害 天气有别于弱对流天气电学特征，对流强度和正地闪比率有较好相关性。西北冰 雹云闪电活动中没有明显正闪比例随云闪比例增加而增加趋势，但是云闪比例增 加到一定程度时，正闪比例下降。 2雹暴天气闪电活动特点 2.1冰雹云发展过程 冰雹云生命演变史可划分为发生、跃增、孕育、降雹和消亡五个阶段。出生 阶段是从对流云初生到云体迅速发展阶段，云体不断生消，垂直发展缓慢，雷达 回波强度≤20dB；跃增阶段雷达回波顶高度增高，云体垂直发展迅速，云体内回 波强度和回波高度迅速增长；孕育阶段回波顶高度、强度不再迅速增长，但强回 波区扩大；降雹阶段是降雹开始到降雹终结，随着地面降雹，回波顶高、回波强 度迅速下降；消亡阶段是指降雹云分裂、瓦解和消散。 2.2冰雹云闪电频数特点 2005年5月31日北京门头沟区出现自西向东并穿过北京城区的雷暴过程， 大部分地区出现雷阵雨，14时25分左右地面观测到较强降雹，直径2-3厘米， 持续约10-15分钟。该雷暴为一单体，影响范围相对较小，但移动较快。使用
中国科学D辑:地球科学 2007年第37卷第1期: 123~132 https://www.doczj.com/doc/ce5334796.html, 收稿日期: 2006-01-09; 接受日期: 2006-08-04 国家杰出青年科学基金项目(批准号: 40325013)和国家自然科学基金项目(批准号: 40505001, 40135010)资助《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 雹暴的闪电活动特征与降水结构研究 冯桂力①②*郄秀书①③袁铁①牛淑贞④ (①中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 兰州730000; ②山东省气象科学研究所, 济南 250031; ③中国科学院大气 物理研究所, 北京 100029; ④河南省气象台, 郑州 450003) 摘要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. 关键词闪电正地闪雹暴对流降水冰水含量 冰雹云中既存在强盛的上升气流, 又有冰相粒子参与的复杂的微物理过程, 因此冰雹云中的起电过程非常剧烈, 放电现象也非常活跃. 近几年来, 大量的观测发现在冰雹、龙卷等强风暴中时常出现较高的正地闪比例[1~3]. Reap和MacGorman[4]通过对美国大平原区域的暖季雷暴的气候研究发现, 风暴产生强天气的可能性随着正地闪密度的增大而快速增大. MacGorman和Burgess[5], Stolzenburg[6]研究表明强天气通常发生在风暴中正地闪占优势的阶段. Seity等[7]利用多参数雷达观测的降水粒子分布结构, 分析发现闪电频数、上升气流和雹/霰回波体积之间存有很好的相关性, 云闪频数似乎是霰粒分布区垂直拓展的一个很好的指示因子, 即风暴强度的指示因子. 而且正地闪的发生与冰雹的产生和降落密切相关, 闪电均发生在含有冰相粒子的区域. Lopez和Aubagnac[8]对一个具有超级单体结构的雹暴进行研究发现, 冻结层以上霰粒的增长与总地闪数量的增多和减少有关, 这次雷暴曾出现的3到4次短时间地闪增加就是由霰粒区域下面的小冰雹的下落所造成的. 然而Carey和Rutledge[9]研究发现一些非常强的风暴并没有产生大量的正地闪, Qie等[10]对中国内陆高原地区雷暴的地闪特征进行研究也发现, 弱雷暴过程通常存在较高的正地闪发生比例. 另外, 有些学者对强风暴的地闪活动特征进行分析发现, 一些强风暴产生非常低的地闪频数[11,12], 而并非通常认为的对流越强, 雷暴云中的地闪活动也越强, 可见雹暴中
冰雹云的形成有哪几个阶段 相信对物理知识比较了解的人都知道，要想形成冰雹就需要很多条件，这当然也包括冰雹云的存在。冰雹云的形成有哪几个阶段?这也是很多人都比较关注的问题，这样的云我们在盛夏常常看到。在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。一般不会产生雷电。在其形成阶段，淡积云向浓积云发展。云的垂直尺度有较大的增长，云顶的轮廓逐渐清晰，呈圆弧状或花菜形，云体耸立成塔状。在这一阶段，云中全部为比较规则的上升气流，云的中上部是最大气流上升区。此阶段经历的时间大约为15分钟，一般不会产生雷电和降水。 成熟阶段 从浓积云发展成冰雹云，就伴随雷电活动和降水降雹，这是成熟阶段的征象。在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部。往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。上升气流一般在云的中、上部达到最大值，浓积云逐渐发展成冰雹云。此阶段，云中除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部，气流的最大值一般出现在云的中上部，其速度可以达25—60
米每秒，甚至更高。下沉气流是一支从云的中下部倾斜地穿出来的气流，它对雷雨云的发展成熟不单纯起消极作用，还与上升气流一起构成云中的铅直环流。对流云的厚度与起水平尺度具有同一数量级。这是对流云与其他种类云最重要的差异之一。 消散阶段 一阵电闪雷鸣、狂风暴雨加冰雹之后，冰雹云就进入了消散阶段。这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。 希望大家看过上面的详细介绍之后，能够对冰雹云的形成阶段有了比较深刻印象。雹灾有哪些危害?这就需要大家平时多关注自然灾害安全小知识，才会对冰雹云以及冰雹灾害有更多认知。
大气不稳定度参数与闪电活动的相关性
大气不稳定度参数与闪电活动的相关性 1. 700-400 hPa平均相对湿度 可以看出，无闪电活动和有闪电活动的700400 h Pa中层湿度值的范围均较大。无闪电活动的平均湿度为47.97 % , 80%的无闪电活动分布在湿度为20%-85%之间，湿度位于90%以下的约占95%;对应的有闪电活动的平均湿度为57.53 % , 80%分布在湿度为33%-83%之间，约95%分布在湿度值为30%以上。可以看到，700-400 hPa的平均相对湿度值与闪电活动的相关性比较差。但是，在湿度Uw < 30%以下，无闪电活动的几率明显较高，有28 .10%的无闪电活动和5 .9%的有闪电活动出现在这个范围，预报无闪电发生的几率为 81.13%。 2.潜在-对流性稳定度指数 潜在-对流性稳定度指数的表达式为: I LC =I L +I C =(T v500 ’- T v0 )+(T v500 -T v850 )，
其中I L = T v500’ - T v0，是潜在性稳定度指数; I C = T v500-T v850，是对流性稳定度指数。T v500’表示500 hPa 饱和湿静力温度，T v0表示地面湿静力温度，T v500为500 hPa 湿静力温度，T v850为850 hPa 湿静力温度。其中，湿静力温度的公式为 q c L Z c g T T p p v ++ = 式中T v ,T 可以同时采用绝对温标，也可以同时采用摄氏温标。 假定空气饱和的湿静力温度称为饱和湿静力温度，即把右端第三项的比湿改为饱和比湿: s p p v q c L Z c g T T ++= v T 饱和湿静力温度纯属假设出的一个湿特征量，不能用任何的物理过程达到。它表示了在某一层下，气块湿静力能量储存的限度，饱和湿静力温度 的这一性质，在对流天气分析预报中非常有用。 潜在性稳定度考虑的是一小块空气上升，其周围空气没有变化的情况，对流性稳定度是考虑整层空气抬升得到的，从实际情况出发，常常把两者结合起来，也称作位势稳定度指数。 潜在一对流性稳定度指数的稳定性判据为 I LC <0不稳定; I LC =0中性; I LC >0稳定. 图3和表2是潜在一对流性稳定度指数的统计分析结果。可以看出，无闪电活动I LC 的平均值为6.70，其中有69.93%处于I LC > 0的稳定状态中，近90%集中在I I LC >-10的范围，约95%集中在I LC >-12的范围，而整个无闪电活动的大
冰雹的形成与预防 研究小组成员名:方钰莹张淑宜朱靖雯潘敏华白雪靖梁祖辉 中文摘要：冰雹是世界上很多地方经常出现的一种自然灾害，每年对农业、牧业、交通运输等方面造成的损失相当可观。文章浅析了冰雹的形成与预防措施。 一、冰雹的形成过程 冰雹产生于雷雨云中，雷雨云又是怎样形成的?在夏季晴天，地面受热，贴近地面一层空气温度升高，空气受热体积膨胀变轻、上升，形成上升气流，它空出的位置就由周围的冷空气补充，形成热力对流，受热的空气和地面蒸发的水蒸气慢慢升高，上升过程中温度不断下降，一团干空气平均上升1O0米温度下降l度，当升到一定高度，空气中水蒸气凝结成小水珠，悬浮在空中，就是我们看到的云彩。云底部扁平顶部隆起像馒头叫积云，如果空气中水蒸气很多，上升气流强，积云越长越大，顶部不断向上耸起，像山峰或菜花状，是浓积云。浓积云再向上发展顶部温度低于0度，云中的小水珠一部分结成小冰粒或小雪花，另一部分水珠虽然温度低于0度，但仍未冻结形成过冷却水珠，云再向高空发展温度更低，过冷却水珠也冻了起来，这时云的上部几乎都是由冰粒和雪花组成，中部有小冰粒和小雪花组成，底层由小水珠组成，云彩的垂直厚度达6公里以上，云中上升气流和下沉气流都很强，看到云彩里上下翻滚的很厉害，由于剧烈的上下运动，云中的水珠、冰粒、雪花互相摩擦升电，产生雷电现象，这样的 云彩就是雷雨云，气象上叫积雨云。 山脉的阻挡和冷空气入侵把原来的暖湿空气急剧抬升，也形成积云和积雨云，冰雹就是产生在特别旺盛的雷雨云中，当雷雨云发展到零度线以上时，一些较大的过却水珠冻结成冰粒，连同上升气流被带到高空，和云中的冷却水珠、冰雪花互相碰撞合并不断增大，由于高空温度很低(一20—30度)使它粘附的水珠、冰粒迅速冻结在一起，原来停留在空隙的空气未跑出，形成一个白色不透明的冰核，是雹心，冰雹由雹心逐渐增大而成。形成的雹心被强烈的上升气流托住，当上升气流减弱或遇到云中有规则的下沉气流时，雹心因其本身的重量下落，下落过程中又和许多过冷却水珠、冰粒、雪花碰撞合并，体积越来越大，当下落到零度线以下时，温度越来越高，其表层开始融化并吸附更多的水珠，当它再度遇到
冰雹云的闪电活动特征的研究 通过2012年山东地区的11个降雹日的地闪资料分析了冰雹云的地闪活动的时空分布特征，结果表明：闪电频数一般在降雹结束前有“跃增”现象；降雹区域与地闪密度中心并不重合，但与正闪的活动中心有很好的对应，若24小时总地闪电数大于800次时，其负闪总数与总闪电数的比值大于90%；但在降雹期间正闪活跃，降雹前20min内开始有正闪活动，且正闪频数峰值在这段时间内达到；由此反映的正地闪活动的时空分布的特征规律，可用来预警冰雹。
第一章引言、资料来源与处理 1.1引言 冰雹是一种严重的自然灾害，是由强对流天气系统引起的一种局地性强、季节性明显、具有突发性和阵性特征的气象灾害。一次范围较大、强度较强的降雹，往往伴随着各种阵发性极端灾害性天气过程，如狂风、暴雨、急剧降温等等[1]，对人民的生活、安全造成极大的影响。而人们对产生冰雹的物理机制还没有充分的认识，这也直接关系到人工防雹工作的实施。20世纪60年代中期, 苏联宣称防雹能减少雹灾损失70%-80%，而提出的著名的冰雹形成的“累积带”理论也并不普遍适用[2]。 在产生冰雹的冰雹云的发展演变过程中, 常伴随有大量地闪的发生。冰雹云中既存在强盛的上升气流, 又有冰相粒子参与的复杂的微物理过程, 因此冰雹云中的起电过程非常剧烈, 放电现象也非常活跃[3]。70年代我国在防雹作业中曾广泛利用闪电计数仪作为监测冰雹发生与否的工具, 并总结出每5分钟多于100次 即有80%的降雹概率[4]。雷电作为强对流天气过程的“指示器”, 已被用于识别发展中的对流云[5]。因此研究冰雹云的闪电特征对冰雹天气过程的预警有重要的意义，而采用测量闪电的声、光、电特性的测雹仪对冰雹等强雷暴天气的进行预警预报，更是冰雹监测的一种简便、经济实用方法[1]。 目前国内外关于冰雹云闪电特征的研究主要集中在冰雹云的正地闪特征，以及闪电频数变化。Reap 和MacGorman发现[6], 大冰雹出现的可能性随着正地闪频数的增加而增大。MacGorman [7]等通过对15 次大冰雹和龙卷过程的地闪分析发现, 其中4 个风暴整个生命史中正地闪占多数, 另外11个风暴在成熟阶段正地闪占多数。同时，研究发现地闪与风暴单体降水的相关较高。冯桂力等[5]的研究表明正地闪居多的风暴多数属于弱降水的经典超级单体, 而负地闪居多的风暴则多数为强降水的超级单体; 大冰雹出现在正地闪频繁的时候, 一旦转为负地闪, 降雹的大小和频率都将减小;并发现冰雹云的云闪与地闪的比值远高于一般的雷雨过程, 其云闪密度也远高于雷雨过程。周筠珺等[8]观测发现地闪频数在降雹前30 min 陡然上升。因此，可以通过观测闪电频数来监测对流天气的变化。陈哲彰[9]的研究也反映了上述结论，分析了20 个冰雹大风实例发现地闪开始发生时间与雷雨同步比冰雹平均提前25 min 左右。冯桂力等[3]利用地面雷电探测网获取的地闪资料分析了10 次强雹暴的闪电分布和演变特征, 得到了如下研究结果：降雹天气过程的正地闪比例较高, 在雹云快速发展阶段, 地闪频数存在明显的“跃增”，且具有很高的云闪/地闪比例；根据地面降雹和对应的地闪资料进行
冰雹云的雷达回波特征与冰雹天气预测预防 发表时间：2019-06-17T11:54:50.587Z 来源：《中国西部科技》2019年第7期作者：刘鑫 [导读] 冰雹对农业生产有着非常严重的影响，是影响农作物质量和产量的致命灾害。想要对冰雹天气进行预测和预防，降低对农作物造成的影响，则需要将现代化科学技术应用到冰雹云的探测中。要对冰雹云的基本规律和回波特征进行掌握，根据探测到的结果对冰雹进行预测，提高探测精度，建立完善的冰雹天预警模式。预警之后提前采取针对性的措施进行预防，可以保证农作物的质量和产量，起到预防冰雹灾害的作用。 宝泉岭管理局气象台 在春末夏初，冷暖空气较为活跃，是容易出现冰雹天气的季节。应用先进的探测技术可以对冰雹提前进行提前预测，并根据探测结果冰雹进行预防。多普勒雷达探测技术在目前的人工防雹作业中比较常用。每种云层在雷达上的回波图像都是不一样的，冰雹云的回波图像较为特殊，可以通过掌握冰雹云的回波特征来进行防雹，这种方法在实际应用的过程中优势较为明显。可以对冰雹云的回波指标进行优化和明确，保证探测的精准性，为防雹工作的开展提供准确依据。 一、冰雹云的基本规律与回波特征 1、冰雹天气的基本特征 冰雹对农业的影响比较大，是影响农作物产量的主要自然灾害。冰雹灾害在发生时，来势较为凶猛，而且由于冰雹的特点，会给农作物造成毁灭性的灾害，严重的情况下会出现大面积绝产的情况。冰雹灾害主要是发生在5-9月。其具有一定的日变化特征，下午到傍晚出现冰雹的概率比较大。冰雹天气一般都伴随着雷雨，而且风力也比较大，在热力作用的影响下，很容易引发暴雨天气。 2、冰雹云的雷达回波特征 多普勒探测技术是目前比较常用的天气探测技术，在应用的过程中，根据观测资料对冰雹云的回波图像进行分析，掌握回波特征。冰雹云的雷达回波图像与其他云图是不一样的，冰雹云的回波图像结构较为紧密，面积比较大，呈现大面积移动的状态，而且回波图像的轮廓清晰。有时回波图像边缘比较平整，有时会出现突起的形状，一般来讲，冰雹就会出现在这个部位，后部结构呈现出羽毛状。冰雹云的回波强度要比一般的云层要强的多，而且发展的速度比较快，在其发展成熟的过程中，雷达回波上显示的特征也与之前有着较大的差异，其会将冰雹落区很好的展现出来。通常，回波图像中的指状位置和"V"形缺口回波顶端等，冰雹聚集区域，可以找出地面上对应的冰雹落区。 3、冰雹云的回波技术指标及回波图像模式 回波强度技术指标归纳如表1。表1中的指标仅是平均性质的指标，在气候异常年份，有些略低于(或高于)表中指标的云体也会产生降雹。当雹云进入雷达扫描范围后，在距离用户上游边界100km左右时，每10～15min探测一次，进入50km范围后每3～5min探测一次，雷达回波强度达到警戒值时，应立即采取人工防雹作业。 表l 各季节冰雹云综合回波指标临界值 月份强回波顶高中心强度移动速度云顶温度 5-7 4-7km ≥45dBz ≥40km ≥-35℃ 8-9 7-9km ≥50dBz ≥30km ≥-45℃ 除了上述表中所列指标外，还应注意以下几个方面：①50dBz回波顶高及对应温度；②回波跃增增长特征和强回波在云中的位置；③指状回波、钩状回波、回波窟窿的出现；④强回波区合并。根据这些特征都能提早识别出冰雹云，做到早预测、早作业，基本上不会出现漏报，最大限度减少雹灾危害。 二、雷达识别冰雹云 提前对冰雹云进行识别可以实现对冰雹天气的预防预测，做好人工防雹工作。在识别的过程中很容易将雷雨云与冰雹云混淆，如果出现误测的情况，就会浪费一定的资源。如果没有及时将冰雹云识别出来，则会导致冰雹灾害的发生。所以，正确识别冰雹云是非常重要的，其对后续的预防工作有着直接的影响，要掌握冰雹云的雷达回波特征，区分好雷雨云与冰雹云。 可以根据冰雹云体的声、光、电现象，伴随冰雹活动的大风、降温等现象，以及雹云的特点和活动规律，找出若干识别冰雹云的方法。由于测雨雷达广泛地用于冰雹云观测，所以雷达识别冰雹云的研究有了较大的进展。用雷达识别冰雹云，不仅探测范围广，而且准确度也比较高。 三、冰雹天气的预测预防 1、要根据冰雹天气的影响情况，建立完善的防雹指挥系统，可以提升防雹工作的质量和效率。气象台会与各个地区的气象站直接联系，在出现冰雹天气时，会提前进行预警，并将防雹作业信息传递给炮点，在第一时间内对冰雹云进行处理，可以提升冰雹天气预测预防的效率。 2、想要进一步提高人工防雹的作业效果，一定要选择合适的作业时机。在目前的人工防雹作业中，比较常用的武器是"37"高炮和火箭。通过对雷达回波图像的观测，回波顶高出现明显上升的趋势时，说明冰雹云在发展阶段，这时就可以应用高炮进行作业。如果雷达回波的强度逐渐增加，则说明冰雹快要形成。需要在冰雹没有形成之前就进行高炮作业，如果冰雹已经形成并降落，则防雹作业失去了作用。这就需要在冰雹形成前期进行识别，这是影响人工防雹作业成功的主要因素，在形成前进行作业可以保证防雹效果。如果冰雹在防护区外形成，可以提前对冰雹云进行作业，让冰雹提前降落，这样也可以起到一定的防护作用。 四、结语 ①冰雹云是形成冰雹的载体，通过多普勒探测技术对冰雹云进行探测，掌握冰雹云的雷达回波特，可以对其进行提前识别，针对实际情况可以采取有效的措施进行防护，是防雹的重要途径。 ②根据雷达回波图像，在"V"形缺口回波顶端、指状回波及其指根处、钩状回波钩部对应着地面冰雹落区。根据冰雹云的雷达回波特征，能够做到早识别、早预警，指挥前线适时作业，切实把雹灾损失减少到最低程度。 ③要对冰雹云的回波资料进行分析和总结，确定好冰雹的相关指标，为冰雹天气的预测预防提供有效依据，可以在各个地区进行应