双极性窄脉冲事件与雷暴对流强度相关性研究

双极性窄脉冲事件与雷暴对流强度相关性研究

作者:师大云端图书馆 时间:2017-03-12 分类:硕士论文 喜欢:3956
师大云端图书馆

【摘要】双极性窄脉冲事件(Narrowbipolarevents,NBEs)是近三十年才被发现的一种区别于常规闪电的特殊放电事件。其VLF/LF电场信号是一种持续时间仅为10μs左右、峰值与地闪回击相当的双极性脉冲,并伴随有强烈的VHF辐射。这类放电事件在地面和太空都能被探测到,通常孤立出现或作为常规闪电的起始事件发生。本文利用重庆三维闪电探测系统的观测数据,着重研究了西南地区雷暴中NBEs的发生特征,及其与常规闪电及雷达参量表征的雷暴对流强度之间的关系,特别对负极性NBEs对雷暴强对流的指示意义进行了分析。本文主要的研究结论有以下几个方面:(1)分析了西南地区雷暴中NBEs的分布特征。根据观测结果,该地区的雷暴中正、负极性NBEs的占所有NBEs的比例分别平均为81.1%和18.9%,绝大部分雷暴中正极性NBEs居多,负极性NBEs较少发生甚至不发生;只有少数发展极为强烈的雷暴中会产生大量的负极性NBEs,并且负极性NBEs的最大频次有可能超过正极性NBEs。NBEs的产生具有明显的季节特征,雷暴中NBEs的数量在5月份开始增多,9月份逐步减少,集中发生在6-8月份,并且在这三个月内负极性NBEs的比例也相对较高。负极性NBEs在8月份最为活跃,其占总NBEs的比例比其他月份高出13%以上,而且产生大量负极性NBEs的雷暴也主要发生在8月份。(2)NBEs与常规闪电的关系。雷暴中NBEs在时空尺度上的聚集性都强于常规闪电,且集中发生在闪电活跃的阶段及闪电密集发生的核心区域。负极性NBEs在时空尺度上的聚集性最为明显,集中于雷暴发展最强的时段和区域内。(3)以雷达回波参量来表征雷暴对流强度,分析了NBEs与雷暴活动的关系。统计发现,NBEs与40dBZ回波体积(V40)表征的雷暴强度之间并没有类似常规闪电的正比例线性变化关系,NBEs明显集中于雷暴对流发展强盛的时期,在对流较弱的阶段发生较少甚至不发生。相比正极性NBEs,雷暴中负极性NBEs的发生时段更短且集中在对流发展最强烈的阶段。产生较多负极性NBEs的雷暴往往对流发展越强烈。从水平分布结构来看,NBEs主要分布在40dBZ以上的强回波区内,负极性NBEs聚集在最强对流核心附近。在垂直分布结构上,正极性NBEs较好地对应于强回波核心的外围20-40dBZ回波区域,负极性NBEs位于发展极为强烈的对流核上方的云顶附近。雷暴对流发展越强烈,产生NBEs的可能性越大。负极性NBEs的产生对强对流的要求更高一些。(4)负极性NBEs对雷暴对流发展具有较好的指示意义。雷暴中负极性NBEs的首次出现往往对应着30dBZ和40dBZ最大高度的一次突增,而且在负极性NBEs发生的时段,反射率高度均维持在一定高度以上。雷暴中30dBZ和40dBZ最大高度越高、在较大高度上维持时间越长,负极性NBEs的产生几率越大。因此根据负极性NBEs的产生时间及数量可以推测雷暴云顶的发展高度及雷暴对流强度。雷暴中NBEs的产生及其放电高度与对流强度关系密切。正极性NBEs放电高度与上升气流变化具有明显的一致性,负极性NBEs出现在上升气流发展强烈的阶段。在一些发展极为强烈的雷暴中,强烈的上升气流有利于电荷分离并且抬升了电荷区高度,使得正极性NBEs放电高度平均高出普通雷暴1-2km,并使负极性NBEs频次大增甚至超过正极性NBEs,负极性NBEs与正极性NBEs每6min频次比可超出普通雷暴数十倍。可见,上升气流及雷暴电荷区高度是影响NBEs产生的一个重要因素。
【作者】刘莎莎;
【导师】董万胜;
【作者基本信息】中国气象科学研究院,大气物理学与大气环境,2014,硕士
【关键词】双极性窄脉冲事件;三维闪电多站探测系统;放电高度;雷暴强度;

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