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雷暴云电结构和气象参数及卫星雷达资料与闪电关系初探

作　者: 罗霞
导　师: 陈渭民
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 雷暴云电结构地面电场气象参数卫星云图雷达回波地闪
分类号: P427.321
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 509次
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内容摘要

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

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章前言  11-16
  1.1 概述  11
  1.2 国内外雷电研究现状  11-14
    1.2.1 雷暴云起电机制  11-12
    1.2.2 雷暴云的荷电结构  12-14
    1.2.3 气象要素与闪电活动关系  14
  1.3 闪电的观测方法  14-15
  1.4 本课题的研究目的和意义  15-16
第二章基本原理  16-30
  2.1 雷暴云起电机制  16-20
    2.1.1 雷暴云感应起电机制  16-18
    2.1.2 雷暴云非感应起电机制  18-20
  2.2 雷暴云电结构及地面电场  20-23
    2.2.1 MCS对流区结构和荷电模式  20-22
    2.2.2 MCS荷电结构概念模式  22-23
  2.3 雷暴云荷电的数值模式  23-26
    2.3.1 云内荷电的电荷的连续性  23-25
    2.3.2 正、负离子模式  25
    2.3.3 云粒子荷电方程  25
    2.3.4 降水粒子荷电模式  25-26
    2.3.5 云内电荷密度和电场  26
  2.4 雷暴云下地面电场  26-27
    2.4.1 双极性电荷分布时的地面电场  26-27
    2.4.2 多极性电荷分布产生的地面电场  27
  2.5 气象参数  27-30
    2.5.1 大气稳定度的判据  28
    2.5.2 对流有效位能  28
    2.5.3 稳定度指标  28-29
    2.5.4 垂直风切变  29
    2.5.5 反转温度  29-30
第三章计算和结果分析  30-52
  3.1 软雹与冰晶碰撞的非感应起电  30-33
    3.1.1 云内液态水含量与雷暴云起电之间的关系  30-32
    3.1.2 粒子大小、下降末速度与起电量之间的关系  32-33
  3.2 高空无风切变时的地面电场  33-38
    3.2.1 雷暴云不同荷电量、高度与地面电场分布关系  33-36
    3.2.2 负电荷中心高度对雷暴云地面电场的影响  36-37
    3.2.3 雷暴云下强地面电场  37-38
  3.3 有高空风切变时雷暴云下地面电场  38-44
    3.3.1 雷暴云云砧下地面电场  39-41
    3.3.2 云砧出现前后云砧下方地面电场分布  41-42
    3.3.3 雷暴云负电荷放电后地面电场值  42-44
  3.4 地形变化时地面电场  44-46
  3.5 气象参数与闪电关系  46-52
    3.5.1 具体个例分析  47-49
    3.5.2 反转温度层高度与闪电活动的关系  49-50
    3.5.3 垂直风切变与闪电活动  50-52
第四章结合雷达和卫星资料分析闪电  52-60
  4.1 卫星雷达资料与闪电关系分析  52-55
    4.1.1 卫星云图上高空急流卷云左侧雷暴云与闪电关系分析  52-53
    4.1.2 卫星云图上雷暴云云型、雷达回波与正负地闪间关系  53-55
  4.2 闪电与雷达液态水含量间的关系分析  55-60
第五章结论和讨论  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

雷暴云电结构和气象参数及卫星雷达资料与闪电关系初探

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