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本文研究了雷暴云起电机制和雷暴云电结构以及雷暴云下地面电场,利用甘肃兰州地区的探空资料、雷达资料和卫星资料,综合分析了它们与闪电之间的关系,对雷电的预报与预警有一定的指导意义。
本文主要从下面三个方面分析了闪电特征:
1.雷暴云的起电理论中软雹碰撞冰晶的非感应起电机制比较重要,由经验公式可知起电量与液态水含量、粒子大小和下降末速度成正比关系。软雹与冰晶碰撞起电后,正负电荷分离,形成正负电荷区相间的偶极性、三极性或多极性电荷结构。雷暴云内电荷量越大,形成的云内电场和地面电场也较大。并且云内正负电荷中心高度影响地面电场强度大小,电荷中心高度越低,地面电场越大;云砧出现后,雷暴云电结构倾斜,正电荷集中分布在云砧,雷暴云母体和云砧下方地面负和正电场均有所增大,均有利于负地闪和正地闪的发生;负地闪放电后,在短时间内正电荷电量不变,雷暴云下方地面负电场减小,云砧下正地面电场增大。
2.雷暴云的发展与热气团在不稳定环境中的对流抬升有关,因而闪电活动与大气的不稳定因子之间必然有一定的关系。本文利用2004年兰州地区探空资料和闪电资料讨论分析了对流有效位能、气团指数、总指数、垂直风切变和反转温度高度与闪电的关系,发现雷电天气中对流有效位能、气团指数和总指数较无闪电时的要大,但它们不是预报闪电活动的关键因子,对闪电活动的预报只具有指导意义;而反转温度层高度与闪电的峰值电流有较好的相关性;垂直风切变与正地闪闪电电流峰值分布基本一致,与负地闪闪电电流峰值分布趋势相反。
3.利用2004年甘肃兰州地区三次出现冰雹、大风的雷电天气的闪电资料、雷达资料和卫星云图资料,分析了闪电出现时雷达回波特点和卫星云图上云型特征。结果表明:卫星云图与地闪分布图对比发现负地闪多发生在雷暴云母体附近,而正地闪多出现在下风方向;云砧出现后,负地闪多集中在雷暴云母体下方,而正地闪多分布在云砧下方。结合雷达回波图与闪电分布图分析可知,闪电频次与云内液态水含量演变成一致对应关系;闪电密集区与雷达强回波区相对应,但闪电密集区最大中心不是雷达回波最大区;而且地闪分布位置、雷达回波位置以及卫星云图上雷暴云的位置三者基本上吻合,可将卫星云图资料与雷达回波资料综合分析地闪发生的位置,对闪电的预报与预警有指导意义。