中国南北方雷暴及人工触发闪电电特性对比分析

近30年中国雷暴天气气候特征分析近30年中国雷暴天气气候特征分析引言：雷暴天气是一种常见的自然灾害，对人类的生活和经济产生重大影响。

随着全球气候变暖的趋势，雷暴天气的频率和强度也呈上升趋势。

针对中国近30年的雷暴天气气候特征进行分析，有助于深入了解中国雷暴天气的发展趋势，为天气预报和应对灾害提供可靠的科学依据。

一、雷暴天气的定义和形成机制雷暴天气是指在特定的大气环境下，云团产生强烈对流运动并伴随着闪电、雷声、狂风暴雨等现象的一种天气现象。

雷暴天气的形成机制主要包括大气具有强烈的垂直运动和上升运动，水汽充足以及大气中存在足够的不稳定能量等。

二、中国雷暴天气的时空分布特征中国是雷暴天气频发的国家之一，其时空分布特征存在明显的区域差异。

从时间上看，雷暴天气主要发生在夏季，其中以7-9月份较为集中。

从空间上看，中国南方地区雷暴天气发生频率较高，尤其是四川盆地、江南地区以及华南地区。

而中国西北地区雷暴天气发生频率较低。

三、近30年中国雷暴天气的变化趋势通过对近30年的中国雷暴天气数据进行统计和分析，可以发现以下几个变化趋势：1. 雷暴天气的频率呈上升趋势：近30年来，中国各地雷暴天气的发生频率明显增加。

这与全球气候变暖的趋势相吻合。

2. 雷暴天气的强度增加：近30年来，中国雷暴天气的强度呈上升趋势，即短时间内的降雨量增加、雷电活动更为频繁。

3. 雷暴天气的空间分布有所改变：近30年来，中国北方地区的雷暴天气发生频率逐渐增加，而南方地区的雷暴天气发生频率略有减少。

4. 雷暴天气与其他气象现象的关联性增强：近30年来，随着气候的变暖，中国雷暴天气与其他气象现象，如台风、暖湿气流等的关联性也越来越明显。

四、近30年中国雷暴天气的影响近30年来，中国雷暴天气的频率和强度的增加给社会经济和人民生活带来了诸多影响。

首先，雷暴天气引发的强降雨可能导致山洪暴发，造成洪涝灾害；其次，雷电活动对电力设施和通信设备造成威胁，可能引发火灾和设备故障；另外，由于雷暴天气伴随着强烈的风暴，可能对农作物和植被造成损失。

余姚市闪电定位资料与人工观测雷暴日的对比分析苏梦杰，沈红军，陈美春（浙江余姚市气象局，浙江，余姚 315400）e-mail：mysu1986@摘要：根据余姚市2010-2013年人工观测雷暴日数与闪电定位仪雷电日数资料，分析了雷暴日数与雷电日数的关系、两者对计算地闪密度相关性的分析，得出余姚市闪电活动的规律，找出适合余姚市的地闪密度计算公式。

关键词：闪电定位仪；雷暴日；雷电日；经验公式引言宁波地区在2009年开始使用闪电定位仪观测记录闪电数据。

闪电定位仪作为对人工观测的补充，对雷击大地的年平均密度分析具有重要的意义。

本文通过余姚市闪电定位仪数据及人工观测雷暴日资料进行分析，得出余姚市雷暴活动的一些规律。

1 资料来源及方法使用宁波市2010-2013年4a的闪电定位仪数据及余姚市人工观测雷暴日资料进行分析。

通过比较余姚市国家一般观测站周围各公里数范围内，以及余姚市全市范围内雷电日数与人工观测雷暴日数进行对比，分析闪电定位仪与人工观测特点，及比较，通过闪电定位仪或人工观测得出余姚市地闪密度。

2 分析2.1人工观测雷暴日与闪电定位仪雷电日数辨识雷声是人工观测雷暴日的主要手段，但雷声的传播在环境条件较好的情况下最多也只有20km。

另外，由于地形因素、环境噪音影响，观测员听力因素、观测时间等均影响观测员对雷暴日的记录。

而闪电定位仪利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥感闪电放电参数的一种自动化探测设备，其处理的数据相对比较客观。

余姚市国家一般观测站位于北纬30.0541°，东经121.1851°，根据此经纬度算得5km范围、10km范围、20km范围四周的经纬度值。

筛选各经纬度范围内的地闪，只要有地闪记录，则该日被统计为雷电日。

表1 2010-2013年余姚市人工观测雷暴日与闪电定位仪雷电日对比表（单位：d）从表1可以看出，从全市范围来讲，2010-2013年闪电定位仪雷电日年平均为95d,最多的是2010年达到111d，几乎是全年的1/3，最少的是2013年85d，且全市雷电日数，呈逐年下降的趋势。

文章编号:1006-7639(2004)-04-0017-09中国区域闪电分布和闪电气候的特点张鸿发,程国栋,张　彤(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州　730000)摘　要:利用1998年1月1日到2003年12月31日TRMM 卫星探测到18～38°N 、74～123°E 闪电资料,对中国区域年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布和闪电气候特征进行了计算分析。

结果表明:中国陆地区年均日发生总闪电数约54600次,白天占到54.47%,夜间占到45.53%,昼夜比为1.2。

日闪电频数的年变化是双峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的92%。

4月中到5月中旬为次峰值,主峰值在7月中到8月中旬,占年总闪电的43.4%,夏季6～8月占到60%,11月到次年2月发生闪电很少,仅占年总闪电的0.4%以下。

日变化以单峰值为主,峰值范围宽,年均每小时达到2275次左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的9.1%,上午9～11时达到日变化的最低谷,仅占日出现闪电总的3%,闪电峰值是低谷的12倍,说明中国区域闪电高发时间主要在傍晚。

中国区域年均发生闪电频数随纬度的变化要比随经度的变化大,沿海的陆地区出现闪电频数比内陆区高,内陆区比海区高,东部比西部高的特点。

4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,冬季主要在中午,秋季主要在下午,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚。

中国区域年均白天、夜间和昼夜不同闪电密度分布表明,东部比西部高,闪电高密度区相对较集中。

区域对比说明,白天发生闪电高密度区靠近沿海,夜间发生闪电高密度区在内陆,白天出现高闪电密度区夜间是低闪电密度区,白天是低闪电密度区夜间往往是较高闪电密度区,而青藏高原上没有这种变化。

不同季节出现闪电密度量值和分布特征有较大差异,春季出现闪电高密度区在我国的西南部,内陆大部分为较高闪电密度区,闪电密度分布相对较匀且集中,沿海陆地区闪电密度相对偏低。

雷暴的形成，特点以及危害雷暴是一种灾害性天气，强雷暴常伴随大风、大雨或冰雹，它不仅直接影响人类的生活，雷击还可造成伤亡、引起火灾、建筑物倒塌、电子设备还能被感应雷损坏等。

因此天气预报的分析和工业、农业、计算机网络等都离不开准确的雷暴资料。

1雷暴的形成条件由对流旺盛的积雨云引起的,伴有电闪雷鸣的局地风暴,称为雷暴。

雷暴是由强烈的积雨云产生的,形成强烈的积雨云需要三个条件:(1)生厚而明显的不稳定气层。

(2)充沛的水汽。

(3)足够的冲击力。

我国雷暴天气多出现在夏季和秋季，南方多于北方，我国南方偶有冬季出现，山区多于平原。

根据不同的大气条件和地形条件一般将雷暴分为热雷暴锋雷暴和地形雷暴三大类1.1热雷暴主要是由于局地强烈受热，使地面迅速增温，在大尺度天气系统比较弱的情况下，由近地面气层的超绝热层结形成而发展成的热雷暴多发生在炎热季节的午后到傍晚，云的演变一般为淡积云浓积云积雨云1.2锋雷暴主要是冷气团和暖气团相遇，冷空气排挤暖而湿的空气，并把它抬升起来，使那个地方的天气发生急剧地变化锋根据冷暖空气流动的情况分暖锋雷暴和冷锋雷暴且以冷锋雷暴为主，冷锋的冲击力量锋前暖湿空气的状态直接决定冷锋雷暴生成与否如果观测到了系统云钩卷云，一般预示着天气将要变化，可能产生锋面雷暴1.3地形雷暴在山岭地区特别容易产生雷雨当暖空气经过山坡被强迫上升时，在山地迎风的一面空气沿山坡上升，到一定高度变冷而形成雷云；但到了山背风的那一面，空气沿山坡下沉，温度升高，雷雨消散或减弱。

2雷暴来临时气象要素的变化特征2.1气温变化雷暴产生之前，测站一般被暖湿空气所盘踞，所以常会感到闷热；雷暴发生时，积雨云中下沉的冷空气代替了原来的暖湿空气，所以温度骤然降低夏季，一次强的雷暴过程常可使气温下降10以上；随着雷暴远离测站，降水结束，气温又慢慢开始回升。

2.2气压变化雷暴处于发展阶段时，地面气压直下降，因为积雨云中上升气温使高层辐散大于低层辐合，云中水汽凝结释放的潜热使空气增温气柱膨胀；到成熟阶段，由于下降冷空气的出现，气压便突然上升，且在积雨云的正下方达到最大，几乎是和气温的下降同时出现；随着雷暴的远离，气压又开始恢复正常。

第三章闪电现象发生于大气中的瞬时大电流、高电压、长距离闪电放电现象，其大多数与雷暴云相联系。

虽然在雪暴、沙尘暴、火山爆发以及核爆炸产生的蘑菇云中偶尔也可观测到闪电现象，但是研究较少，本章将介绍与雷暴云有关的闪电现象，包括地闪、云闪、球状闪电和蛛状闪电的宏观特征以及伴随它们产生的雷声、天电等现象。

3.1 闪电的分类通常情况下，一半以上的闪电放电过程发生在雷暴云内的主正、负电荷区之间，称作云内放电过程，云内闪电与发生几率相对较低的云间闪电和云－空气放电一起被称作云闪。

另一类闪电则是发生于云体与地面之间的对地放电，称为地闪，地闪和云闪的实际拍摄照片可参见图1-1、图1-2和图1-3。

虽然最频繁发生的闪电是云闪，但是由于地闪对地面物体所造成的严重威胁，以及它的放电通道暴露于云体之外易于光学观测，因此目前对地闪放电过程已经有了相对较系统的研究。

Berger(1978)按照地闪先导所转移电荷的极性和运动方向将地闪分为四种形式，如图3-1 所示。

第一种形式常被称为下行负地闪，占全部地闪的90%以上，它由向下移动的负极性先导激发，因此向地面输送负电荷；第二种闪电也由下行先导激发，但是先导携带正电荷，因此向地面输送正电荷，被称为下行正地闪，这种类型的闪电少于全部闪电的10%。

第三和第四种类型的闪电由从地面向上移动的先导激发，被称为上行闪电（上行雷）。

上行闪电一般比较罕见，通常发生在高山顶上或人工的高建筑物上。

第三种闪电先导携带正电荷，因此对应于云中的负电荷向地面的输送，而第四种闪电则对应于负极性先导，因此将云中的正电荷向地面输送。

随着目前城镇高建筑物的增多，上行放电有略增的趋势。

利用火箭拖带细导线技术的人工引发雷电（见本书第六章）实际上是一种上行闪电。

通常，将向地面输送负电荷的闪电（第一、第三种类型）称为负闪，向地面输送正电荷的闪电（第二、四种类型）称为正闪。

图3-1 四种不同类型的地闪示意图3.2 负地闪放电过程负地闪放电过程定义为将云内的负电荷输送到地面的放电过程。

青海和北京地区不同个例雷暴云电荷结构特征差异的数值模拟分析青海和北京地区不同个例雷暴云电荷结构特征差异的数值模拟分析近年来，雷暴云对人类的生活和生产造成了严重的威胁。

雷暴活动中的降雨和闪电产生了极大的破坏力，对国家经济和社会发展带来了巨大的挑战。

因此，研究雷暴云的形成与演化规律对于准确预测和有效防范雷暴灾害具有重要意义。

青海和北京地区作为我国地理上有明显差异的两个地区，其雷暴云的电荷结构特征存在显著差异。

本文针对青海和北京地区不同个例的雷暴云电荷结构特征进行了数值模拟分析，旨在探究这种差异的形成原因，并为雷暴灾害的防范和监测提供科学依据。

首先，我们构建了针对青海和北京地区的雷暴云模拟模型，采用了计算流体动力学（CFD）方法对雷暴云的电荷分布进行数值模拟。

通过设定不同的初始条件和环境因素，我们可以观察到雷暴云在不同地区的演化过程。

在数值模拟中，我们选择了青海某个雷暴云和北京某个雷暴云作为个例进行分析。

根据实际观测资料，我们合理地设定了雷暴云的初始参数，包括云块高度、初始电荷分布和环境湿度等。

通过对比模拟结果和实际观测数据，我们发现了青海和北京雷暴云电荷结构的差异。

青海地区的雷暴云通常表现出较强的正电荷区域，而北京地区雷暴云则具有较强的负电荷区域。

这种差异可能与两地的气候条件和地理环境有关。

青海位于高原地区，气候凉爽干燥，空气相对稀薄，容易形成强热对流，从而产生较多的正电荷。

而北京则位于平原地区，气候温暖湿润，空气相对密集，更利于形成负电荷。

此外，我们还发现了青海雷暴云的电荷结构更加分散，表现出多个较小的正电荷中心，而北京雷暴云则呈现较为集中的负电荷中心。

这可能是由于青海地形起伏较大，风速变化较快，云块容易在上升运动中发生剪切，导致电荷分散。

而北京地形相对平坦，风速相对较稳定，雷暴云中的电荷容易集中在一个区域。

总结以上的模拟结果，青海和北京地区的不同个例雷暴云电荷结构特征差异可以归结为气候条件、地理环境和地形起伏的影响。