金属丝对雷电回击界面传递能量影响

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作者 王珮沣 刘刚 +5 位作者 陈绿文 杨嘉木 陈绍东 颜旭 郭德明 吕伟涛 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期563-571,共9页

在回击电流条件下,利用热损伤的注入能量反演方法分析金属丝对界面能量传递特性的影响。通过人工触发闪电的回击损伤试验,初步确定计及金属丝影响的界面能量传递特性。基于改造的实验室模拟回击损伤实验方法,获取不计及金属丝和电极汽... 在回击电流条件下,利用热损伤的注入能量反演方法分析金属丝对界面能量传递特性的影响。通过人工触发闪电的回击损伤试验,初步确定计及金属丝影响的界面能量传递特性。基于改造的实验室模拟回击损伤实验方法,获取不计及金属丝和电极汽化影响的相关数据,量化对比有无金属丝的注入能量。同时讨论金属丝的直径和长度对界面能量传递特性的影响。结果表明:在人工触发闪电的回击损伤试验,对比传统物理模型的注入能量,能量差异达到76.2%。在实验室模拟回击损伤实验中,注入能量差异达到88%。有金属丝对比组的注入能量较无金属丝的对比组增加42.1%。说明金属丝的引入提高了注入能量。注入能量差异在回击过程中随金属丝直径的增加而增加,但随金属丝长度的增加而减少。 展开更多

关键词 雷电 金属丝 损伤 回击过程 人工触发闪电

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广东雷电野外综合观测试验20年进展

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作者 吕伟涛 陈绍东 +5 位作者 郑栋 张阳 陈绿文 颜旭 樊艳峰 张义军 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期513-529,共17页

自2006年,中国气象科学研究院和中国气象局广州热带海洋气象研究所雷电科研团队在广东持续开展了20年雷电野外综合观测试验,建设了中国气象局雷电野外科学试验基地,打造了集人工引雷与雷电防护技术测试、雷电精细化探测、高建筑物雷电... 自2006年,中国气象科学研究院和中国气象局广州热带海洋气象研究所雷电科研团队在广东持续开展了20年雷电野外综合观测试验,建设了中国气象局雷电野外科学试验基地,打造了集人工引雷与雷电防护技术测试、雷电精细化探测、高建筑物雷电观测等功能于一体的综合试验平台,在雷电科学试验研究、探测技术研发、物理过程研究和防护测试等方面取得了系统性创新成果。2006—2025年共成功触发闪电249次,建立了自动气象站、通信基站、高压输电线、风力发电机等不同承载体的雷击防护测试数据集。自主研发多频段闪电探测定位技术,建设了全闪及闪电通道综合探测网,观测揭示了闪电始发、先导传输、回击以及M分量等放电过程的特征及其成因。建设了广州高建筑物雷电观测站,积累了不同高度和顶部形状高建筑物上600余次雷击过程的多参量同步观测数据,建立了高质量的高建筑物雷电数据集,在先导始发发展特征、连接行为、闪击距离、通道光谱特性等方面得到了新的科学认识。 展开更多

关键词 人工触发闪电 高建筑物雷电 雷电物理 雷电防护

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中山市雷电伤人事件的成因分析

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作者 罗志勇 甄小琼 +4 位作者 殷启元 黄源 吴经尊 林世祺 许锦延 《热带气象学报》 北大核心 2025年第4期476-484,共9页

根据广东省中山市多波段雷达监测数据和广东省闪电定位系统资料,结合模型计算,对2024年4月5日中山市狮头山一次雷击双树致人“假死”事件进行调查分析发现,这次事件是在降雨云团南部外围边沿地带发生的,事故发生时,事故地点有短时阵雨,... 根据广东省中山市多波段雷达监测数据和广东省闪电定位系统资料,结合模型计算,对2024年4月5日中山市狮头山一次雷击双树致人“假死”事件进行调查分析发现,这次事件是在降雨云团南部外围边沿地带发生的,事故发生时,事故地点有短时阵雨,闪电首先击中两颗树木,然后通过旁络闪击击中受害者致“假死”,“假死”者身边3名同行人员却没有受伤。结合目击者的描述,造成此事件的闪电具有两个接地点,电流强度为-20 kA。“假死”者离树木距离仅0.2 m,经计算有2.312 kA直接闪击到受害者身上,同时还承受了348.04 kV跨步电压伤害;目击者距离树木1.1 m,承受跨步电压值约为22.6 kV,小于其对应体重可承受跨步电压值43.96 kV,故无受伤,但有手指麻痹的感觉。同行小孩距离树木2~3 m,仅承受3.61~7.56 kV的跨步电压,故没有影响。 展开更多

关键词 雷击灾害 “假死” 雷暴天气 旁络闪击 跨步电压

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基于大气电场信号特征的雷电风险预警技术研究 被引量：1

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作者 罗志勇 殷启元 李翔 《气象》 北大核心 2025年第2期239-248,共10页

为利用好大气电场信号特征并提高雷电风险预警精准度,文章基于增强经验小波变换和自适应平滑滤波法,提出了一种结合时频域特征和一维形态学的雷电风险预警方法。通过分析大气电场仪安装点周围半径20 km内83天有雷暴过程和123天非雷暴过... 为利用好大气电场信号特征并提高雷电风险预警精准度,文章基于增强经验小波变换和自适应平滑滤波法,提出了一种结合时频域特征和一维形态学的雷电风险预警方法。通过分析大气电场仪安装点周围半径20 km内83天有雷暴过程和123天非雷暴过程对应的全天资料,提出了使用时频域特征的谱宽一阶后向差分和均方差作为雷电和非雷电过程的预警判断特征、能量差作为解除预警判断特征的方法。该方法在雷暴过程中的雷电风险预警准确率(POD)达到了77.11%,平均预警可提前22.27 min;非雷暴过程中POD达到了90.24%;大部分预警解除滞后时间处于0~40 min,平均滞后时间为32 min。根据与前人算法模型比对,该方法预警和解除可满足雷电高影响行业的雷电风险预警使用。 展开更多

关键词 大气电场 雷电风险预警 经验小波变换 自适应滤波 一维形态学

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高建筑物雷电光谱校正对通道温度反演的影响 被引量：10

5

作者 王雪娟 化乐彦 +7 位作者 王炳浩 许伟群 吕伟涛 陈绿文 武斌 齐奇 马颖 杨静 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期493-501,共9页

雷电光谱强度因受到大气衰减特性、光栅响应特性以及相机光电响应特性等影响,导致光谱定量分析中通道温度的反演存在误差。以1次高建筑物雷电回击光谱为例,考虑相机和光栅的仪器响应对其进行校正,对比校正前后的光谱结构和谱线强度,并... 雷电光谱强度因受到大气衰减特性、光栅响应特性以及相机光电响应特性等影响,导致光谱定量分析中通道温度的反演存在误差。以1次高建筑物雷电回击光谱为例,考虑相机和光栅的仪器响应对其进行校正,对比校正前后的光谱结构和谱线强度,并基于多谱线法利用1次电离的氮离子(NII)和中性氧原子(OI)谱线反演通道温度,分析光谱校正对通道温度反演的影响。结果显示:光谱校正后离子和中性原子谱线强度均明显增强,尤其可见光区域的连续谱强度明显增强,导致其谱线结构变化显著,而近红外区域的谱线结构变化不显著。利用校正后可见光区域的NII谱线和近红外区域的OI谱线反演通道温度时,线性拟合的决定系数均增大,反演准确度均得到提升。NII和OI谱线反演的通道温度平均值相比校正前分别降低4660 K和上升1540 K,且由OI谱线反演的通道温度低于由NII谱线反演的温度,说明它们分别对应雷电放电通道径向的不同区域。 展开更多

关键词 高建筑物雷电 光谱校正 多谱线法 温度

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云南省雷电流幅值时空变化特征及累积概率分布

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作者 刘平英 吴永斌 +2 位作者 姚雯 李思 周璐瑶 《灾害学》 CSCD 北大核心 2024年第4期24-32,共9页

该文基于2017—2022年云南省VLF/LF闪电定位系统监测资料,分析雷电流幅值时空变化规律和累积概率分布特征。结果表明:全省正回击电流幅值空间分布差异较负回击更加显著,高值区分布在滇西北、滇东南的红河州、滇西南的普洱市和西双版纳... 该文基于2017—2022年云南省VLF/LF闪电定位系统监测资料,分析雷电流幅值时空变化规律和累积概率分布特征。结果表明:全省正回击电流幅值空间分布差异较负回击更加显著,高值区分布在滇西北、滇东南的红河州、滇西南的普洱市和西双版纳州。在回击密度较高的滇中及以东地区,雷电流幅值却相对较小。全省正、负回击的平均电流幅值分别为42.6 kA、27.3 kA,正回击电流幅值跨度更广,负回击电流幅值更集中。正回击中出现大幅值电流的概率较高,正、负回击中电流幅值大于60 kA的累积概率分别为27.6%和4.4%。具有强电流幅值的地闪活动主要出现在8—10月的夜间及上午,弱雷电流幅值主要发生在春季。利用IEEE推荐公式和Levenberg-Marquardt算法,通过迭代拟合得到适用于云南省不同地区的雷电流幅值累积概率公式,拟合值与实测值的相对误差较小,可为雷电灾害防御设计及输电线路耐雷评估分析等提供技术支持和参考。 展开更多

关键词 雷电流幅值 累积概率 最小二乘法 中值电流 非线性拟合

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广州塔对不同类型回击辐射场增强效应的差异 被引量：1

7

作者 陈绿文 吕伟涛 +7 位作者 马颖 张义军 陈绍东 殷启元 颜旭 杨敢 齐奇 武斌 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期530-541,共12页

为了探究广州塔对不同类型地闪回击辐射场增强效应的差异,将2024年广州塔11个下行闪电中的11次首次回击和23次继后回击以及21个上行闪电中的60次继后回击的电流峰值直接测量结果与相应的粤港澳闪电定位系统反演结果进行对比,并对广州塔... 为了探究广州塔对不同类型地闪回击辐射场增强效应的差异,将2024年广州塔11个下行闪电中的11次首次回击和23次继后回击以及21个上行闪电中的60次继后回击的电流峰值直接测量结果与相应的粤港澳闪电定位系统反演结果进行对比,并对广州塔首次回击和继后回击的辐射场进行模拟分析。结果表明:下行闪电首次回击电流峰值反演值与直接测量值比值的算术平均值(中值)为2.1(2.1),不管是下行闪电还是上行闪电,其继后回击的对应值均为2.8(2.8)。广州塔对首次回击电磁辐射场的增强效应明显低于继后回击。对于广州塔首次(继后)回击,电流峰值反演值与直接测量值的比值与电流峰值大小呈负(正)相关。模拟结果显示,广州塔对上行连接先导长度超过100 m的首次回击的电磁辐射场增强效应明显低于上行连接先导长度仅为5 m时的继后回击。广州塔首次回击发生前的长上行连接先导可能是导致广州塔对首次回击电磁辐射场的增强效应低于继后回击的关键原因。 展开更多

关键词 广州塔 回击 雷电流 雷击电磁辐射场 增强效应 粤港澳闪电定位系统

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强对流雷暴和闪电的探测、机理及预报

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作者 郄秀书 刘冬霞 +3 位作者 蒋如斌 郑栋 底绍轩 陈志雄 《气象学报》 北大核心 2025年第3期833-854,共22页

雷暴是产生闪电的强对流天气系统,产生大量闪电的雷暴可导致多种灾害性天气。近10年来,高时\空分辨率闪电探测技术的发展,不仅使雷电的发展传输特征和机理、物理效应等方面取得了突破性进展,而且与双偏振多普勒天气雷达、高分辨率数值... 雷暴是产生闪电的强对流天气系统,产生大量闪电的雷暴可导致多种灾害性天气。近10年来,高时\空分辨率闪电探测技术的发展,不仅使雷电的发展传输特征和机理、物理效应等方面取得了突破性进展,而且与双偏振多普勒天气雷达、高分辨率数值模式结合,提升了对雷暴云动力-微物理-电过程及其相互关系,以及雷暴云电荷结构的科学认识,促进了雷电预报系统和面向数值预报模式的闪电资料同化方案的建立。从4方面对近10年中国在强对流雷暴和闪电探测、机理和预报领域的主要研究进展进行回顾,包括通道可分辨的高精度闪电三维定位技术及应用,不同类型雷暴系统中的闪电活动特征及其与云动力、微物理过程的关系,雷暴云电荷结构的观测和数值模拟,以及闪电预报与面向数值预报模式的闪电资料同化等,并对相关研究的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 高精度闪电定位技术 闪电物理和机制 雷暴电荷结构 闪电预报 雷暴预报的闪电资料同化

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不同核化过程对雷暴云放电过程影响的数值模拟研究

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作者 师正 陈浩琛 +4 位作者 樊艳峰 曲凯悦 崔雪东 陈家豪 王玉莹 《气象》 北大核心 2025年第10期1215-1225,共11页

近年来,气溶胶与雷暴云电学活动的相互作用关系已成为学术界关注的重点之一。可溶气溶胶液滴的同质核化和冰核异质核化是冰晶粒子形成的两种来源,而雷暴云中冰晶粒子大小和浓度对电荷的产生及其分层状况有一定影响,是导致闪电发生的重... 近年来,气溶胶与雷暴云电学活动的相互作用关系已成为学术界关注的重点之一。可溶气溶胶液滴的同质核化和冰核异质核化是冰晶粒子形成的两种来源,而雷暴云中冰晶粒子大小和浓度对电荷的产生及其分层状况有一定影响,是导致闪电发生的重要因素。文中利用三维雷暴云模式,选取一次山地弱雷暴个例,研究了三种冰晶核化方案对雷暴云放电特征的影响。结果表明:同质核化在云顶低温区形成大量冰晶粒子,雷暴云中放电持续时间长,电荷结构以偶极性为主,闪电频次较低,产生的闪电以云闪为主,其触发点高度高。异质核化在高温区形成冰晶,导致雷暴云中出现更早的起电过程,高温区冰晶易满足电荷反转条件,显著增加了负非感应起电率,雷暴云电荷结构易形成三极型。此背景下,闪电发生时间提前且触发点相对较低,即异质核化促进了闪电的发生。同质核化和异质核化同时发生时,雷暴起电过程强,闪电频次高。此外,两种核化过程造成闪电首次发生时间提前,闪电的触发点高度分布范围大,三极型电荷结构促进了更多负地闪的发生。 展开更多

关键词 核化过程 同质核化 异质核化 闪电频次 数值模拟

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0427广州强龙卷超级单体雹暴结构与闪电特征

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作者 王晨曦 郑栋 +3 位作者 张义军 张阳 殷启元 汤欢 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期618-629,共12页

利用闪电定位和双偏振多普勒天气雷达数据,分析2024年4月27日(简称0427)广东产生强龙卷和10 cm冰雹的超级单体。结果表明:超级单体内中气旋持续时间长达4.5 h,强龙卷触地前中气旋高度降低、尺度缩小。总闪频次达到16067次,以云闪为主(92... 利用闪电定位和双偏振多普勒天气雷达数据,分析2024年4月27日(简称0427)广东产生强龙卷和10 cm冰雹的超级单体。结果表明:超级单体内中气旋持续时间长达4.5 h,强龙卷触地前中气旋高度降低、尺度缩小。总闪频次达到16067次,以云闪为主(92.30%),与融化层之上的霰粒子体积密切相关(相关系数为0.85,达到0.05显著性水平),霰粒子体积超前于总闪频次变化。强龙卷发生前,正地闪比例高(51.73%),闪电辐射源高密度区底部快速向下发展,自4.2 km高度下降至2 km高度。强龙卷发生时,对应中气旋位置出现闪电洞,闪电通道穿越密度大于20 km^(-2)区域,位于闪电洞的北侧。强龙卷发生后,超级单体内上升气流再次增强,冰相粒子体积增加,闪电活动较之前更为活跃,闪电辐射源高密度区顶部整体升高约1 km。降雹时-25℃温度层冰雹聚集区内闪电凸壳面积和闪电通道穿越密度较小,冰雹落地位置位于-25℃温度层冰雹聚集区和闪电活跃区域的西侧。 展开更多

关键词 超级单体 闪电活动 闪电洞 闪电尺度

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不同极性下行地闪通道光学二维形态特征差异 被引量：6

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作者 梅吉 吕伟涛 +6 位作者 齐奇 许伟群 武斌 马颖 刘恒毅 陈绿文 张阳 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期90-98,共9页

基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪... 基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪分形维数的平均值为1.21;为进一步对比它们的形态差异,分析分叉数量、回击通道转折次数和倾斜程度发现,下行负地闪通道分叉较多,平均值为35,而下行正地闪个例中有76%(19/25)仅观测到回击通道,无其他分叉;对于两者的回击通道,下行正、负地闪回击通道的倾斜程度及发展方向转折次数相差较为显著,正地闪回击通道倾斜程度的平均值接近于负地闪回击通道倾斜程度平均值的2倍,而负地闪回击通道的发展方向转折次数约为正地闪的4倍。 展开更多

关键词 下行地闪 不同极性 闪电通道 形态特征

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正地闪先导和回击阶段针状结构特征差异 被引量：1

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作者 武斌 邵欣然 +4 位作者 吕伟涛 齐奇 吕凡超 马颖 陈绿文 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期585-597,共13页

基于中国气象局雷电野外科学试验基地(Field Experiment Base on Lightning Sciences,China Meteorological Administration,CMA_FEBLS)的广州高建筑物雷电观测站(Tall-object Lightning Observatory in Guangzhou,TOLOG)获取的高时空... 基于中国气象局雷电野外科学试验基地(Field Experiment Base on Lightning Sciences,China Meteorological Administration,CMA_FEBLS)的广州高建筑物雷电观测站(Tall-object Lightning Observatory in Guangzhou,TOLOG)获取的高时空分辨率高速摄像和同步电场观测数据,选取2020年6月3日广东强雷暴过程中一次典型正地闪个例,统计分析针状结构在先导阶段与回击阶段的差异。结果表明:先导阶段的针状结构始发时间跨度更长(平均值为120 ms),始发伸展长度较大(平均值为140 m);而回击阶段针状结构集中在开始后21.3 ms内形成,始发伸展长度较小(平均值为76.3 m),反映出不同阶段的针状结构在活跃时段与尺度上的显著差异。回击阶段针状结构的平均闪烁次数为7.20次,显著高于先导阶段的2.67次;同时,平均闪烁间隔也明显缩短,为1.43 ms,而先导阶段为8.36 ms,表明针状结构在回击强电场具有更高的重复激发能力。回击阶段针状结构的传输速率更高(始发与闪烁伸展速率平均值为1.15×10^(6)和1.53×10^(6) m·s^(-1)),最大伸展长度可达1.56 km,具备更高的能量输入效率与通道远距离扩展能力。先导阶段与回击阶段电场环境及能量驱动机制的差异,是针状放电在两阶段动态特征不同的主要原因。 展开更多

关键词 正地闪 针状结构 阶段性差异 局部电场重构

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广州下行正地闪先导通道发展速率时空变化特征 被引量：1

13

作者 邵欣然 武斌 +6 位作者 吕伟涛 齐奇 吕凡超 马颖 陈绿文 刘恒毅 许伟群 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期598-608,共11页

基于2010—2023年广州高建筑物雷电观测平台获取的正地闪光学与电磁场同步观测数据,选取25例下行正地闪,统计分析光学视野内正先导二维发展速率的时空变化特征。通过双站光学视野交叉法结合粤港澳闪电定位系统,确定正地闪接地点位置,根... 基于2010—2023年广州高建筑物雷电观测平台获取的正地闪光学与电磁场同步观测数据,选取25例下行正地闪,统计分析光学视野内正先导二维发展速率的时空变化特征。通过双站光学视野交叉法结合粤港澳闪电定位系统,确定正地闪接地点位置,根据平均倾斜程度将正先导通道分为近似垂直型和有较大水平分量型两类。结果表明:正先导发展速率与通道形态密切相关。近似垂直发展的正先导通道,速率随时间显著增加,回击前1 ms至回击开始速率平均值(1.43×10^(6) m·s^(-1))约为进入光学视野至回击开始前1 ms速率平均值(2.17×10^(5) m·s^(-1))的7倍;而有较大水平分量的正先导,该比例仅为3倍。近似垂直正先导通道速率随高度下降显著增大,500 m高度以下通道速率平均值(1.67×10^(6) m·s^(-1))约为1000~1500 m高度范围(2.25×10^(5) m·s^(-1))的7倍;而有较大水平分量的正先导通道,速率随高度振荡变化,500 m高度以下速率平均值(6.31×10^(5) m·s^(-1))仅为1000~1500 m高度平均值(4.68×10^(5) m·s^(-1))的1.3倍。 展开更多

关键词 下行正地闪 正先导速率 通道形态

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基于随机先导模型的正地闪通道形态特征模拟 被引量：1

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作者 梅吉 吕伟涛 +3 位作者 齐奇 武斌 马颖 刘恒毅 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期609-617,共9页

目前,随机先导模型主要集中于对下行负地闪接地过程的模拟,而下行正、负地闪闪电通道的发展形态差异显著,现有的随机先导模型难以再现正地闪闪电通道特征。为了使模拟的下行正地闪通道形态特征更符合观测,在已有下行正地闪二维随机放电... 目前,随机先导模型主要集中于对下行负地闪接地过程的模拟,而下行正、负地闪闪电通道的发展形态差异显著,现有的随机先导模型难以再现正地闪闪电通道特征。为了使模拟的下行正地闪通道形态特征更符合观测,在已有下行正地闪二维随机放电参数化方案基础上,对先导通道发展方向选择方式进行优化,使先导路径更为光滑,并对正、负先导速率比以及连接方式等进行改进,基于改进后的模型进行500次模拟,统计下行正地闪通道形态特征参数,包括通道的分形维数、回击通道的倾斜程度和转折次数。结果显示:模拟的正地闪通道分形维数平均值为1.11,正地闪回击通道倾斜程度平均值为20.98°,转折次数平均值为4.73,均与观测较为一致,表明改进后的随机先导模型刻画下行正地闪通道发展形态特征具有合理性。 展开更多

关键词 下行正地闪 随机先导模型 数值模拟 通道形态特征

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人工引雷先导-回击过程电磁与X射线辐射观测

15

作者 李晓 张雄 +5 位作者 李鹏 樊艳峰 王元 李小强 曹保锋 吕伟涛 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期553-562,共10页

依托中国气象局雷电野外科学试验基地人工引雷试验平台,利用自主研发的探测设备对发生于2023年7月18日的一次负极性人工触发闪电进行综合观测,获取了2次箭式先导-回击过程(RS1和RS2)高时间分辨、多参量互补的闪电电流、电场、磁场、甚高... 依托中国气象局雷电野外科学试验基地人工引雷试验平台,利用自主研发的探测设备对发生于2023年7月18日的一次负极性人工触发闪电进行综合观测,获取了2次箭式先导-回击过程(RS1和RS2)高时间分辨、多参量互补的闪电电流、电场、磁场、甚高频(very high frequency,VHF)辐射以及X射线脉冲数据序列。结果表明:两次回击过程的下行先导进入气化钢丝通道及接地引起回击瞬间产生强烈的VHF和高能量X射线辐射,但其箭式先导发展速率存在较大差异,RS1先导发展速率达到10^(7) m·s^(-1)量级,对应较强的VHF辐射和连续型X射线脉冲;RS2先导发展速率达到10^(6) m·s^(-1)量级,相对于RS1二维发展速率低1个量级,VHF辐射和X射线脉冲相对较弱,且X射线呈分立脉冲特征;高能量X射线脉冲与先导沿钢丝通道下传接地引起回击的过程在时间上吻合,指示高能量X射线与回击启动过程间的直接关联,为揭示闪电回击阶段X射线的强场辐射机制提供了重要观测依据。 展开更多

关键词 人工引雷 箭式先导-回击过程 电磁脉冲 闪电X射线辐射

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基于闪电连续干涉仪定位的风机雷击过程

16

作者 唐圣钧 张阳 +2 位作者 邹猛进 谭涌波 邱茹 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期542-552,共11页

雷击是造成风机损毁的重要因素,但目前对风机自然雷击全过程的精细观测仍相对不足。基于中国气象局雷电野外科学试验基地的闪电连续干涉仪和实时闪电低频电场探测阵列,于2024年开展基地附近风机雷击放电通道观测和风机群周围的三维全闪... 雷击是造成风机损毁的重要因素,但目前对风机自然雷击全过程的精细观测仍相对不足。基于中国气象局雷电野外科学试验基地的闪电连续干涉仪和实时闪电低频电场探测阵列,于2024年开展基地附近风机雷击放电通道观测和风机群周围的三维全闪定位,获得7次风机群雷暴过程三维全闪数据和2例多回击风机雷击干涉仪通道定位结果,并基于上述观测研究风机群的雷击规律和风机雷击的放电过程。结果表明:山地风机群对周围地闪回击具有明显吸引作用,影响范围约为1.8 km;两次风机雷击个例均发生回击击中不同风机的现象,这与干涉仪观测的先导路径多分支特征有关,不同回击沿不同分支路径击中不同位置的风机,由于风机群对电场分布的影响,较强回击易发生在风机群外侧;靠近风机的下行先导可在多个风机产生上行先导,上行先导的长度为161~356 m,速率为1.8×10^(5)~2.2×10^(6) m·s^(-1),平均速率为1.03×10^(6) m·s^(-1),其中连接先导平均速率为1.7×10^(6) m·s^(-1);击中风机闪电的回击波形出现反射峰现象,反射峰与首峰的平均间隔为4.66μs,反射信号的存在可导致业务雷电定位系统对风机雷击电流的高估。 展开更多

关键词 风机闪电 闪电连续干涉仪 多回击 放电过程

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多上行先导模型先导传播速率比优化及模拟研究 被引量：12

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作者 王雪雯 谭涌波 +1 位作者 林雨荷 吴萌 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期237-246,共10页

下行先导与上行先导的相对速率比可能是闪电连接过程的关键因子之一,随机闪电连接模式中先导相对传播速率比不能准确描述下行与上行先导的相对传播距离比值。考虑到光学观测事实及雷暴电场环境,在已有多上行先导三维随机参数化方案的基... 下行先导与上行先导的相对速率比可能是闪电连接过程的关键因子之一,随机闪电连接模式中先导相对传播速率比不能准确描述下行与上行先导的相对传播距离比值。考虑到光学观测事实及雷暴电场环境,在已有多上行先导三维随机参数化方案的基础上对下行负地闪开展模拟,改进背景电场模块设置,并植入下行负先导与上行正先导相对传播速率模块,以先导传播距离为依据设置先导相对传播速率。将改进后的模型应用于平顶单建筑物触发多上行先导现象的模拟,与改进前相比,该模型的闪击距、上行先导长度等参数与自然闪电一致性更好;在此基础上对发生在广州珠江新城高建筑物群上的地闪连接过程进行模拟,改进后的模型能够较好还原复杂建筑物群的闪电发生规律。城市建筑物群的雷击特征参量主要由各个建筑物的形状特征、相对位置以及相对高度等因素所决定,但仍有特殊事件发生,当下行先导的某一分支与建筑物空间距离临近时,会在建筑物顶部起始上行先导并连接。 展开更多

关键词 先导速率 建筑物群 多上行先导 连接过程 数值模拟

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建筑物斜坡角度对稳定上行先导起始影响 被引量：2

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作者 郭秀峰 赵念 +4 位作者 高玥 章玲 汪兆霞 赵宇彬 张贺 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期692-703,共12页

建筑物斜坡角度(顶角)对上行先导的始发具有重要影响。该文基于已建立的三维变网格先导模型,模拟斜坡型高建筑物雷击过程,讨论斜坡角度在不同建筑物高度和雷电流峰值下,对稳定上行先导始发的影响程度和规律。研究表明:当雷电流峰值相同... 建筑物斜坡角度(顶角)对上行先导的始发具有重要影响。该文基于已建立的三维变网格先导模型,模拟斜坡型高建筑物雷击过程,讨论斜坡角度在不同建筑物高度和雷电流峰值下,对稳定上行先导始发的影响程度和规律。研究表明:当雷电流峰值相同时,建筑物高度越小宽度越宽,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响越大,先导始发越困难。当建筑物高度相同时,雷电流峰值越小,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响越大。斜坡角度对稳定上行先导起始的影响会随着建筑物高度和雷电流峰值的增加而减小。通过将斜坡角度对稳定上行先导起始的影响作为因变量,斜坡角度、建筑物高度以及雷电流峰值作为自变量进行多元线性回归分析,得到对上行先导的影响程度:雷电流峰值最大,斜坡角度次之,建筑物高度最小。在常见的建筑物高度(100 m以下)和雷电流峰值(小于40 kA)下,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响不可忽略(大于23.32%),但在建筑物高度较高(500 m以上)且雷电流峰值较大(大于100 kA)情况下,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响相对较小(小于15.88%)。 展开更多

关键词 斜坡型建筑物 斜坡角度 上行先导 数值模拟

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双层均匀口袋电荷模型下闪电起放电特征的数值模拟研究

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作者 罗林洁 谭涌波 郑天雪 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期1059-1071,共13页

大量基于观测的研究认为闪电通道的延展尺度与电荷的分布形态息息相关,强对流区频繁始发的小尺度闪电对应雷暴云内的背景电荷很有可能为“口袋电荷”的分布模式。为验证口袋电荷背景下能形成此类云闪并给出该电荷背景下闪电起、放电的... 大量基于观测的研究认为闪电通道的延展尺度与电荷的分布形态息息相关,强对流区频繁始发的小尺度闪电对应雷暴云内的背景电荷很有可能为“口袋电荷”的分布模式。为验证口袋电荷背景下能形成此类云闪并给出该电荷背景下闪电起、放电的一般规律,本研究将闪电放电参数化方案植入到双层均匀口袋电荷模型中开展了大量随机模拟试验。模拟过程中固定了电荷区的总尺度,通过改变电荷对数进行探讨,着重讨论各电荷背景下闪电起始和放电行为的异同。模拟结果表明:(1)随着电荷对数的增加,闪电启动需要的电荷浓度和电荷总量均增加。(2)小电荷区的水平垂直尺度比是影响闪电起始行为的关键因子,除此之外各电荷背景下闪电起始位置和启动概率在水平、垂直方向上的差异还与多对电荷的空间配置关系和逃逸击穿阈值有关。(3)闪电的水平、垂直范围和面积均与小电荷区的尺度息息相关,小电荷区的几何特征限制了闪电的空间特征。(4)电荷区的分布也显著影响着闪电的发展形态,各电荷背景下闪电初始先导角度的分布范围和集中区域有所差异。相较于电荷区倾向于为扁平椭圆形的情况,当电荷区垂直与水平尺度相等时,初始先导角度变化范围明显增大,水平发展的个例明显增多。 展开更多

关键词 数值模拟 小尺度闪电 电荷分布模式 口袋电荷 起始位置 闪电面积

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一次上行闪电中先导二维和三维发展特征的差异 被引量：16

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作者 关雨侬 吕伟涛 +5 位作者 齐奇 武斌 马颖 陈绿文 刘恒毅 张义军 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期598-607,共10页

基于高时空分辨率的广州高建筑物雷电观测站双站(观测点1和观测点2)同步观测资料,对比分析2019年4月20日05:12(世界时)发生在广州塔上的一次上行闪电的先导二维和三维发展特征。分析表明:该上行闪电可三维重建的上行先导通道发展长度约... 基于高时空分辨率的广州高建筑物雷电观测站双站(观测点1和观测点2)同步观测资料,对比分析2019年4月20日05:12(世界时)发生在广州塔上的一次上行闪电的先导二维和三维发展特征。分析表明:该上行闪电可三维重建的上行先导通道发展长度约为5.4 km,是对应两个观测点二维通道长度的1.5倍和1.38倍;由观测点1的高速摄像记录分析得到的上行先导二维发展速率变化范围为1.8×10^(4)~4.5×10^(5)m·s^(-1)(平均值为1.8×10^(5)m·s^(-1));对应的上行先导三维发展速率变化范围为3.8×10^(4)~7.2×10^(5)m·s^(-1)(平均值为2.8×10^(5)m·s^(-1));三维和二维发展速率之比变化范围为1~4.7,平均值为1.5;上行先导始发后10 ms内,三维与二维发展速率的变化趋势大致相同,均随高度增加而逐渐加快;10 ms后二维发展速率明显降低,平均值仅为10 ms内的42%,且随时间变化较小。而10 ms后的三维发展速率平均值为10 ms内的77%,随时间呈明显的不规则波动变化;先导通道与观测点间的距离以及通道发展方向与观测点视线方向的夹角是造成上行先导二维和三维发展速率差异的主要因素。 展开更多

关键词 上行闪电 双站光学观测 通道三维重建 三维发展特征 特征差异

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