| 题名 | 北京地区闪电活动特征和大气层结与闪电活动的关系研究 |
| 作者 | 郑栋 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张义军 |
| 关键词 | 地闪 地闪密度 闪电活动预报 大气不稳定参数 GPS水汽测量 |
| 中文摘要 | 本论文主要分析了北京及其周边的闪电活动特征和大气不稳定参数对闪电活动潜势预报的作用，并且利用模式计算探讨了不稳定参数预报闪电活动的物理机制，此外初步分析了利用GPS水汽观测预报闪电活动的可能性。主要有以下结论：通过对1995一1997年北京地闪定位资料的分析发现：北京及其周边地区的闪电活动在时间分布上具有明显的峰值和低值。13时至21时是闪电活动最活跃的时段，占整个地闪活动的60％以上，主要分布在山区；23时至次日5时是闪电活动的次强时段，占整个地闪活动的25％以上，主要分布在海滨以及陆地上的水体附近。此外闪电活动时空分布与其下垫面水汽情况和低层大气受热状况密切相关。并且正、负地闪密度空间分布呈现明显的差异，负地闪的密度高值区集中在山区，正地闪密度高值区散布在平原，这反映出山区雷暴和平原雷暴的电荷结构可能存在差异。利用2004年的北京地闪定位资料，与1995-1997年的资料进行了比较分析，发现在地闪活动的时空分布以及成因上，两种观测资料的分析结果较为一致。利用雷达、降水、闪电定位和电场等资料，对2004年7月10日一次强天气过程进行分析发现：北京城区的闪电活动出现在降水开始之前，对降水有一定的指示作用。城区的降水强度与雷达回波强度具有较好的一致性，而地闪活动主要出现在雷暴活动的中后期，与回波强度的关系不明显，并且地闪主要发生在强回波的边缘以及雷暴发展的前端。此外，分析了当日两个不同雷暴系统的地闪活动时空分布特征，发现西北山区的强对流单体雷暴比南部平原的造成暴雨过程的系统雷暴产生了更多的地闪，且正、负地闪的比例也有不同。分析还发现造成北京城区暴雨过程的雷暴体中部存在较强的负电荷区。对大气不稳定参数与闪电活动的相关性研究表明，潜在性稳定度指数、对流J睦稳定度指数、潜在一对流性稳定度指数、抬升指数、对流有效位能和700hP。相当位温对闪电活动具有较好的潜势预报效果，而中层平均相对湿度对闪电活动的预报效果没有以上几个参数明显。对不同强度闪电活动过程的大气不稳定参数的分布进行了分析，并给出了利用多参数综合预报闪电活动时的概率，提出了闪电活动预报的诊断指标，最后建立了闪电频数和各参数的线性回归关系。利用一个二维面对称雷暴云起电、放电模式，对不同大气层结状况下的雷暴动力、微物理过程以及起电、放电过程进行了模拟和比较，发现上升速度和水汽是影响闪电活动的最直接因子。有利于闪电活动的条件是低层的水汽充足、不稳定能量大、对流抑止能量适中、上升速度大，并且中层的水汽适中。进一步探讨了不稳定参数对层结温湿特征的指示作用，从而反演出对闪电活动有直接影响的不稳定参数是：中层湿度、700坤a相当位温、对流有效位能、对流抑止能量和对流性稳定度指数。抬升指数、潜在性稳定度指数则可以作为判断大气层结稳定性的指标，但对闪电活动强弱的指示性不明显。通过对安徽省南部几个GPS测站的水汽观测与安徽省闪电定位站网观测的闪电活动的关系分析，发现水汽对雷暴活动具有重要意义，从闪电发生前的大约10小时，水汽开始出现明显的持续增长。进一步对凌晨有闪电天气过程和无闪电天气过程进行分析，发现不同天气过程水汽及水汽差的变化存在明显差异，对闪电活动具有较强的预报作用。同时对下午对应情况的分析，发现有闪电天气过程和无闪电天气过程水汽绝对量变化的差异不大，但有闪电天气过程的大气水汽含量比无闪电天气过程的水汽含量大5mm左右，并且水汽差的变化存在一定的差异，对闪电活动具有一定的预报效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 100 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22068]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郑栋. 北京地区闪电活动特征和大气层结与闪电活动的关系研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
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