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利用快电场脉冲定位对云闪初始放电过程的研究: ＜正＞由于受观测手段和环境条件的限制,目前对我国内陆高原地区闪电的起源和发展仍没有一个比较清晰的认识。为了深入了解高原雷暴的电荷结构和闪电放电特征,在2004年夏季利用 GPS 同步的闪电快电场变化测量仪等设备,对甘肃中...; 王东方郄秀书袁铁张广庶张彤张廷龙张其林

中国内陆高原不同海拔地区雷暴电学特征成因的初步分析被引量：23: 2009年; 通过分析中国内陆高原西藏那曲、青海大通、甘肃中川和平凉4个不同海拔高度地区雷暴的电学特征发现,不同地区间雷暴电学特征有其共性,但也存在一定的差异。根据过顶雷暴的地面电场演变特征,内陆高原地区雷暴可以分为特殊型和常规型两类。特殊型雷暴在当顶阶段地面电场呈正极性,即雷暴下部存在范围较大的正电荷区(LPCC),且特殊型雷暴所占比例随海拔高度的增加有所增加;常规型雷暴在当顶阶段地面电场为负极性,与低海拔地区常规雷暴引起的地面电场类似。结合4个地区的地面气象要素以及探空资料的分析,发现不同地区对应的部分热动力参量以及大气层结参数存在显著差异。分析表明,地气温差和暖云区厚度对雷暴云LPCC的强弱有显著的指示意义,当地气温差越大、暖云区厚度越薄时,雷暴云LPCC的强度相对较大;反之,雷暴云LPCC的强度及范围都较小。数值模拟结果表明,特殊型雷暴云内最大上升气流区存在的范围以及总比含水量大于常规型雷暴,上升气流的强弱以及WCD的大小在很大程度上决定了云内水成物粒子的浓度。; 张廷龙郄秀书言穆弘赵阳张广庶张彤王彦辉; 关键词：地气温差

Electric field soundings and the charge structure within an isolated thunderstorm被引量：8: 2010年; A strong electric (E) field sounding system was designed to measure the vertical component of the E-fields, temperature, relative humidity and GPS data along the sounding path. In the summer of 2008, in situ measurements of E-field inside the thunderstorms were conducted in Pingliang, Gansu Provience, with the cooperation of an X-band weather radar. One E-field profile inside a thunderstorm was successfully acquired. The sounding data indicated four charge layers along the sounding trajectory, three in-side the thuderstorm and one at its lower boundary. The lower cloud boundary charge layer was negative, acting as a screening layer, and laid between 4.3 to 4.5 km a.s.l. The lower positive charge center (LPCC) existed between 4.5–5.3 km a.s.l. (from 3°C to -2°C); the main negative charge area was present between 5.4–6.6 km a.s.l. (-3°C to -10°C); the upper positive charge layer was between 6.7–7.2 km a.s.l. (-11°C to -14°C). The results support the tripole charge structure inside thunderstorms (above 0°C isotherm altitude), but the LPCC is much larger-than-usual in Chinese inland plateau.; Zhao ZhongKuoQie XiuShuZhang TingLongZhang TongZhang HongFaWang YongShe YongSun BaoLaiWang HuaiBin; 关键词：THUNDERSTORM ELECTRIC SOUNDING ELECTRIC INLAND

无碰撞磁场重联中的电子密度空穴和B_y的四极型分布被引量：2: 2009年; 在无碰撞磁场重联中,在分离线的区域的磁压远大于X点附近的磁压,由此产生了沿着分离线流向X点的电子束流,这些电子在X点被加速后,又沿着靠近分离线内侧的磁力线流出重联区.一般认为这样的电流体系产生了垂直于重联面的霍尔磁场的四极型分布,而且分离线附近区域电子密度会降低.通过二维粒子模拟方法研究了无引导场时的无碰撞磁场重联,证实了这样的电流体系.并且发现四极型磁场的峰值区较分离线(即电子密度的极小区)更加靠近电流片内侧,同时Cluster卫星簇的观测资料也证实了这一现象.; 黄灿王荣生陆全明王水

雷电在水平导体中产生感应电压的观测及数值模拟研究被引量：31: 2008年; 对自然雷电的9次回击过程在水平导体上产生的感应电压特征进行了分析,并利用数值模拟分析了各种参量对感应电压的影响.自然雷电9次回击在导体上产生的感应电压的变化范围为4.6—18.6kV,平均值为11.2kV.感应电压的半峰值宽度和下降时间的几何平均值分别为0.87和2.9μs.数值模拟结果表明,回击在导体两端产生的感应电压随回击速度的增加而增大,随导体高度的增加而增大.当导体两端的接地电阻匹配时,感应电压随电阻的增加而增大,但并不满足线性关系.当导体两端的接地电阻不匹配时,高电阻端的感应电压远大于低电阻端的感应电压,所以良好的接地可以有效地减小雷电在导体上产生的感应电压.; 杨静郄秀书王建国赵阳张其林袁铁周筠珺冯桂力; 关键词：感应电压数值模拟

利用快电场变化脉冲定位进行云闪初始放电过程的研究被引量：16: 2009年; 利用高时间精度GPS同步的雷电快天线电场变化测量仪等设备,在2004年夏季对甘肃中川地区雷暴的闪电放电特征进行了7站同步观测。在此基础上,发展了一种基于到达时间差的快天线电场变化脉冲定位方法,对8月20日一次强雷暴过程的5次云闪初始阶段产生的快天线电场变化脉冲进行了三维定位分析。结果表明:基于辐射源到达不同测站的时间差,能够对云闪产生的辐射源进行较好的定位,闪电的放电区域与雷暴的不同发展阶段密切相关。在雷暴发展的比较旺盛阶段,闪电的放电区域相对较高,对应的离地高度为3.3—6.4 km(此时对应的雷达回波顶高约9 km,回波强度在35 dBz以上的回波顶高约7 km);在雷暴处于减弱和消散阶段,闪电的放电高度降低,所分析的该阶段的其中1个云闪对应的离地高度为1.1—3.0 km(此时对应的雷达回波顶高约6 km,回波强度在35 dBz以上的回波顶高约3 km)。与雷达回波的对比分析发现,云闪初始阶段的辐射脉冲源位置与强回波区具有较好的空间一致性,辐射脉冲源位置分别与25—50 dBz的回波区域相对应。这不仅在一定程度上表明了定位结果的可靠性,而且说明利用快天线电场变化测量仪组网观测对闪电进行定位跟踪有可能反映雷暴强中心的发展变化过程,同时也表明了利用快天线电场变化测量仪组网观测在强对流的监测和预警中有一定的应用潜力。另外,定位误差的模拟试验表明,当雷电距观测网络较近时,定位误差较小,雷电距观测网络中心越远,定位误差越大。5次云闪的实际定位误差对比表明,模拟试验的定位结果在很大程度上能够有效地反映实际定位误差。这说明了该定位系统对位于探测网络上空或附近的雷电可以进行云内放电过程的较好的三维定位。; 王东方郄秀书袁铁张广庶张彤张廷龙张其林; 关键词：雷暴云闪多普勒雷达

甘肃中川地区云闪的多站同步观测及雷暴的等效电荷结构被引量：15: 2009年; 利用甘肃中川地区GPS同步的7个测站闪电慢天线获得的电场变化资料,通过非线性最小二乘法对2004年8月20日一次雷暴过程中的10次云闪进行了拟合分析,估算了其所中和的电矩、取向及空间位置等参量。结果表明,其中5次云闪是雷暴云中部主负电荷区与其下部正电荷区之间的放电,另外5次是中部主负电荷区与其上部正电荷区之间的放电,对应的放电中心的海拔高度分别在3.2～5.6 km和6.8～7.7 km,中和电矩分别约为4.56～61.0 C·km和1.06～15.9 C·km。发生在雷暴云上部正电荷区与中部主负电荷区之间的闪电所中和电矩较发生在雷暴云中部主负电荷区与下部正电荷区之间的闪电所中和电矩小。结果证实了中国内陆高原地区雷暴云的上部和下部有两个正电荷区存在,与闪电放电相联系的雷暴云电荷结构可用简化的三极性来代表。; 崔海华郄秀书张其林张廷龙张广庶赵阳孔祥贞袁铁杨静张彤

一次人工引发闪电初始电流及其电磁场变化特征被引量：3: 2007年; 研制了近距离闪电磁场变化测量系统,并在2005年夏季山东滨州的人工引发闪电试验中,获得了闪电电流和距闪电通道60 m处的1μs时间分辨率的电磁场变化同步观测资料。本文详细分析了一次人工引发闪电放电初始阶段的电流及近距离电磁场。本次引发闪电中火箭拖带的导线底端通过一段5 m左右的尼龙线与引流杆相接,这段空气间隙击穿放电所产生的电流为720A,对应的60 m处电场和磁感应强度变化分别为0.38 kV/m和11.26μT。对同步资料的进一步分析表明,人工引发闪电上行正先导电流脉冲时间间隔为18.0-25.0μs,平均峰值电流为23.0A,变化范围为16.9-41.0A;单个先导过程转移电荷量的平均值为84.3μC,变化范围为57.8-141.0μC。60 m处先导电场峰值和磁感应强度峰值的平均值分别为16.7 V/m和0.3μT,变化范围分别为8.7-28.2V/m和0.116-0.544μT。先导电流峰值Ip（A）与其产生的磁感应强度峰值B（μT）之间满足Ip=61.9B＋2.56。; 杨静郄秀书张其林周筠珺冯桂力孔祥贞张廷龙肖庆复张广庶王怀斌; 关键词：电流电磁场

雷暴云内电场探测仪及初步实验结果被引量：18: 2008年; 雷暴云内的电场探空是了解雷暴电荷结构的重要手段之一。为了定量了解雷暴云内的电场分布以确定雷暴的电荷结构，本文根据强电场环境中尖端放电原理，制作了尖端放电电流传感器。该电流传感器包括两根长度均为1m的同轴电缆和一个时间常数为0．1s、量程±16μA的精密电流放大电路；两根同轴电缆悬空垂直于地面，相对放大电路对称布置，两个尖端的长度为5～6cm。利用该电流传感器，同时配合温度、相对湿度、GPS等传感器，组成了雷暴云内电场综合探空仪，并于2007年夏天在甘肃平凉地区进行了初步实验。利用雷暴天气条件下的大气平均电场仪与尖端放电电流传感器进行的地面同步观测记录，得出了大气电场尖端放电电流的拟合关系，发现负电晕放电（尖端为阴极）的阈值电场和正电晕放电阈值电场存在一定差异，且负电晕放电的阈值较低。本文认为这一差异源于正、负电晕放电机制的差异。利用气球携带的电场综合探空仪进行了探空实验，得到了一次空中电场的初步探测结果，在此基础上，对探空路径上可能存在的电荷区域进行了分析。; 赵中阔郄秀书张广庶张廷龙张彤郭凤霞窦志强; 关键词：雷暴云

青藏高原雷暴的闪电特征及其成因探讨被引量：36: 2007年; 通过对2003—2004年夏季青藏高原那曲地区30次雷暴过程的地面电场及闪电电场变化的分析,发现高原雷暴具有三极性电荷结构特征,其中73%(22次)的雷暴过程在其成熟阶段地面电场呈正极性,表明在雷暴云下部存在较常规雷暴范围广、电荷量大的正电荷区(LPCC),其余27%(8次)的雷暴同样具有三极性电荷结构特征,但LPCC相对要小得多。高原雷暴平均闪电频数一般只有1 fl.min-1,相对其它地区要小几十倍。对雷暴云闪电特征的进一步分析发现,具有较大LPCC的雷暴按照闪电特征可分为以云闪(IC)、负地闪(-CG)和正地闪(+CG)为主的三类雷暴。结合气象参量分析发现IC型雷暴对应较高的地气温差和地表温度,相对湿度较小,而+CG型雷暴发生在傍晚,因此对应的地气温差偏小。; 张廷龙郄秀书言穆弘; 关键词：雷暴电荷结构闪电频数地表温度

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国家自然科学基金(40675008)

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