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胜利油田主体地区闪电活动气候特征

雷电知识重点

1.全球雷电的分布特征全球在同一时刻大约会存在2000个雷暴，这些雷暴平均每秒钟约产生44±5个闪电，其中大部分闪电发生在陆地上，每年每平方公里陆地上会发生31~49个闪电，而广大海洋区域的闪电发生率则比较低，每年每平方公里约5个闪电，陆地和海洋的平均闪电密度之比近似为10：1。全球闪电活动主要集中分布在赤道地区，其中闪电活动最频繁的三个地区均位于赤道附近，即非洲大陆、南美大陆和海洋性大陆（即印度尼西亚地区），而在赤道附近的卢旺达地区，闪电密度最大可达每年每平方公里80个闪电，是全球最频繁的地区． 2.全球大气电路：在地球上局地的雷电过程可以通过电离层和地球的电传导作用而遍及全球。 1）在大气电场作用下，正离子向下运动，形成晴天大气传导电流，将大气中的正电荷输送给地球，同时地面的负电荷向上运动与向下运动的正电荷中和。如果无相反的电荷输送，晴天大气电场就很快消失，但是实际上大气电场是稳定的。这就说明大气中必定有一与晴天大气相反方向的电荷输送。 2）在有云区，电场方向相反，当有雷电出现时，出现闪电电流、尖端电晕电流和降水电流。 3.雷害的特点 ?随着人类社会特别是经济的发展，雷电造成的危害亦有所变化，危害面更广了，并且向微电子器件方面倾斜，绝对损失在逐年增大。 ?雷害尤其以地闪造成的为甚。 ?地闪回击阶段峰值电流可达几万安，功率可在1011W，温度升到 30000?C。能量瞬间以热能、机械能（包括冲击波、声波）及电磁能（包括光能）等方式散发出来。并在其贴近处产生强大的机械效应、加热效应，也产生可波及较远处的电磁效应。 4.雷电的主要定位技术：地闪定位：美国LLP公司的地闪定位网、中国的时差测向的混合高精度系统云闪定位：SAFIR VHF云闪探测系统雷电的卫星探测——OTD和LIS器 5.雷暴云中的起电机制——感应起电机制、非感应起电机制说感应起电机制：在外部电场的感应下，引起降水粒子的电极化，（极化强度取决于所涉及粒子的介电常数），从而出现分离的电荷中心。在晴天电场下，电场方向自上而下。在垂直电场中下落的降水粒子被极化后，上部带负电荷，下部带正电荷。同这些较大的降水粒子相碰撞后的小冰晶或小水滴就获得正电荷，随上升气流向上，从而发生了电荷的转移过程，使得云粒子带正电荷、降水粒子带负电荷。感应起电机制主要包括：雨滴破碎、粒子碰撞、极化水滴的选择捕获。电容器的极板间充满电介质时的电容与极板间为真空时的电容之比值称为介电常数（电容器极板间充满电介质时,电容增大的倍数）用ε表示表征介质在外电场作用下极化程度的物理量非感应起电机制：非感应起电包括：积雨云的温差起电机制、热带对流云起电机制、粒子碰撞起电与降水物粒子破碎起电粒子碰撞起电: 热电效应、接触电位效应、Workman-Reynolds效应降水物粒子破碎起电: 冻滴破碎、液滴破碎、霰溶化、淞附增长时破碎 6、降水过程对大气电场的影响：降水导致大气中气溶胶粒子的减少，这样大气中的轻离浓度就会增大，导致电导率增加，从而使大气电场减小。 7、影响晴天大气电场的主要因素：气溶胶、大气中的水汽和温度。 8、人工引雷的特点：人工引雷是在雷暴电环境下利用一定的装置和设施，人为地在某一地点触发的闪电。

雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征

雷电定位系统测量的雷电流幅值分布特征陈家宏,童雪芳,谷山强,李晓岚 (国网电力科学研究院,武汉430074) 摘　要:为满足防雷工程技术对雷电定位系统所测大量雷电流参数的应用需求,在IEEE 工作组和国内电力行业规程中采用的雷电流幅值概率分布特性的基础上,通过统计我国典型雷电定位系统监测数据研究了雷电流幅值分布特征。结果表明:采用IEEE 推荐的表达形式回归雷电定位系统测量的雷电流幅值累积概率曲线拟合性最好,其结果与IEEE 推荐雷电流幅值分布特征符合,与我国当前规程中推荐的曲线有交叉,小幅值部分累积概率值高出规程值20%,大幅值部分累积概率值略小,与高压架空输电线实际雷击绕击跳闸率比设计值偏高相符合。关键词:雷电流幅值;雷电定位系统;统计;累积概率;雷电监测;雷电流分布中图分类号:TM866文献标志码:A 文章编号:100326520(2008)0921893205 基金资助项目:2006国网公司科研项目(13070052512353)。 Project Supported by 2006Scientific Item of State Electric Grid (13070052512353). Distribution Characteristics of Lightning Current Magnitude Measured by Lightning Location System C H EN Jia 2hong ,TON G Xue 2fang ,GU Shan 2qiang ,L I Xiao 2lan (State Grid Electric Power Research Instit ute ,Wuhan 430074,China ) Abstract :To satisfy the application demands of vast lightning current parameters in lightning protection engineering technology ,the distribution characteristics of cumulative probability of lightning current magnitude adopted by IEEE working group and national power industry regulations are analyzed ,and the distribution characteristics of lightning current magnitude in some typical areas based on lightning location system ’s data are studied.The results show that :the fitting expression format adopted by IEEE is better for cumulative probability curves gotten f rom lightning loca 2tion system than that adopted by national power industry regulations ,the characteristics of the statistical curves ac 2cord with that recommended by IEEE ,in two sides of the crossing point ,the cumulative probability values at smal 2ler currents are 20%higher than the latter ,and the cumulative probability values at higher currents are somewhat smaller than the latter ,which is accordant with that the actual shielding failure rates of high voltage overhead trans 2mission lines are higher than design values. K ey w ords :lightning current magnitude ;lightning location system ;statistic ;cumulative probability ;lightning de 2tection ;lightning current distribution 0　引　言雷电流幅值概率分布一直是国内外防雷界非常重视的雷电参数之一,在绕击和反击防雷计算中占据十分重要的位置,国内外使用的雷电流幅值分布表达式不同。国内在近30多年中对雷电流幅值分布表达式进行过3次修改,目前使用的是电力行业规程《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T62021997)[1]中推荐的表达式lg P I =-I /88,它是依据新杭线1962～1987年的磁钢棒检测结果,用97个雷击塔顶负极性雷电流幅值数据回归得到的[2]。国际上,Anderson 2Erikson 、Popolansky 、Sar 2gent 等人先后对全球各地的雷电流幅值分布进行了研究,归纳出相应的雷电流幅值累积概率表达式[3],IEEE 工作组于2005年对全球雷电参数研究进行回顾和总结,仍然推荐Anderson 依据Berger 等人的实测数据提出的雷电流幅值的概率分布的近似对数正态分布式[4,5]。日本为了监测雷电流参数,1994～1997年在60个1000kV 降压至500kV 运行的双回路输电线路杆塔塔顶安装215m 长的引雷针[6],研究出自己的雷电流幅值分布特征。雷电定位系统是一套全自动、大面积、高精度、实时雷电监测系统,采用遥测法依据M.A.Uman 提出的地闪回击场模型得到雷电流幅值数据。本文通过雷电定位监测系统的多年监测资料对全国部分地区的雷电流幅值概率分布进行了统计,得到一些典型的雷电流幅值分布特征,并将其与现行电力行业标准中推荐的雷电流幅值分布曲线进行了比较。 1　对雷电流幅值累积概率分布的再认识在我国线路防雷历史上,对雷电流幅值累积概率分布进行的3次修订如表1[7]。 ? 3981? 第34卷第9期 2008年 9月高　电　压　技　术 High Voltage Engineering Vol.34No.9 Sep.　2008

三亚市雷电活动特征及雷灾分析

文章编号:167328411(2009)0120080203 三亚市雷电活动特征及雷灾分析何君涛1,李君海2,黄海智1,梁振飞1 (11三亚市气象局,海南三亚　572000;21陵水县气象局,海南陵水　572400) 摘　要:通过对三亚市1959～1997年共39a 资料统计分析,找出三亚市雷电活动的时空分布特征,并简单分析了产生雷暴的影响系统及雷电受损特点。关键词:雷暴;影响系统;雷电灾害中图分类号:P 427132　文献标识码:A Analysis on Thunderstorm activ ity Character istics and lightn i ng d isaster i n Sanya H e J un 2tao 1,L i J un 2hai 2,H uang H ai 2zh i 1,L iang Zhen 2fei 1 (11Sanya M eteo ro logical B u reau Sanya 572000;21L ingshu iM eteo ro logical B u reau L ingshu i 572400)Abstract :B asing the L igh tn ing data du ring 1959～1997in Sanya city ,the tem po ral and sp atial distribu ti on characteristics of ligh tn ing activity w as studied .T he synop tic circum fluence background of ligh ting happ en ing and the ligh ting dam age w ere discu ssed . Key words :thundersto rm ;synop tic system ;ligh tn ing disaster 收稿日期:2008212210 基金项目:三亚市重点科研项目(“三亚市气象灾害防御规划” )资助。作者简介:何君涛(19762),男,工程师,主要从事应用气象工作。随着三亚城市建设的发展和高科技电子设备的日益增多,雷击灾害的发生率呈上升趋势,经济损失剧增。本文分析了三亚市1959～1997年共39a 雷电活动的主要特征和1998～2007年雷灾特点,让人们更好地了解三亚的雷电灾害,做好雷灾防御工作。 1　资料和方法雷电资料使用了三亚市气象观测站1959～1997年39a 的逐日雷暴观测资料,采用数理统计、趋势分析等方法对三亚市初雷日、终雷日、年平均雷暴日及其雷暴的季、月、日变化等进行分析,总结三亚地区雷暴活动的气候特征。雷灾资料使用了《海南省气象灾害大典》和三亚市气象局对三亚地区的气象灾害调查资料中三亚市1998～2007年近10a 雷灾情况,对其进行统计分析,以求更好的反映随着三亚市经济建设雷灾呈现的特点。本文统计的初雷日是指一年中第一次发生雷暴的日期。终雷日是指一年中最后一次发生雷暴的日期。雷暴日以一天内耳闻雷声(一次或几次)为一个雷暴日。年雷暴日数为一年内雷暴日数的总和。雷暴月是指发生过雷暴的月份。 2　雷电活动的主要特征 211　雷暴日数的月变化资料统计表明,三亚雷暴日年平均6413d ,最多年100d (1975年),最少年33d (1996年)。具有明显的季节特征,雨季多,旱季少。5～9月为雷暴活动最为频繁的月份。各月按雷暴多寡排列,次序为8、9、7、6、5、10、4月份,各月平均有13162d ～2195d ,其余3、11、2月份各月的平均雷暴日0172～0126d 。从表1中看出,雷暴主要分布于5～9月,和三亚的雨季对应,月平均在9～14d ,占全年的85%。雷暴活动高峰月出现在8月占全年的21%。其他月份较少。有的雷暴多的年份,7～9月份中,有2 3的天数有雷,为21～22d 。第30卷　第1期气　象　研　究　与　应　用 V o l 130　N o 11 2009年3月JOU RNAL O F M ET EOROLO G I CAL R ESEA RCH AND A PPL I CA T I ON M ar 12009

雷击闪电的特性

雷击闪电的特性作者：TIMES 转贴自：防雷技术论坛雷击闪电的特性 (1)雷电流的特性雷电破坏作用与峰值电流及其波形有最密切的关系。雷击的发生、雷电流大小与许多因数有关，其中主要的有地理位置、地质条件、季节和气象。其中气象情况有很大的随机性，因此研究雷电流大多数采取大量观测记录，用统计的方法寻找出它的概率分布的方法。根据资料表明，各次雷击闪电电流大小和波形差别很大。尤其是不同种类放电差别更大。为此有必要作如下说明。由典型的雷雨云电荷分布可知，雷雨云下部带负电，而上部带正电。根据云层带电极性来定义雷电流的极性时，云层带正电荷对地放电称为正闪电，而云层带负电荷对地放电称为负闪电。正闪电时正电荷由云到地，为正值，负闪电时负电荷由云到地，故为负值。云层对地是否发生闪电，取决于云体的电荷量及对地高度或者说云地间的电场强度。云地间放电形成的先导是从云层内的电荷中心伸向地面。这叫做向下先导。其最大电场强度出现在云体的下边缘或地上高耸的物体顶端。雷电先导也可能是从接地体向云层推进的向上先导。因此，可以把闪分成四类，只沿着先导方向发生电荷中和的闪电叫无回击闪电。当发生先导放电之后还出现逆先导方向放电的现象，称为有回击闪电。上面讲到一次雷击大多数分成3～4次放电，一般是第一次放电的电流最大，正闪电的电流比负闪电的电流大。这可以从图1.2典型的雷雨云中的电荷分布得到理解。电流上升率数据对避雷保护问题极其重要，最大电流上升率出现在紧靠峰值电流之前。习惯上用电流波形起始时刻至幅值下降为半幅值的时间间隔来表征雷电流脉冲部分的波长。雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。 (2)闪电的电荷量闪电电荷是指一次闪电中正电荷与负电荷中和的数量。这个数量直接反映一次闪电放出的能量，也就是一次闪电的破坏力。闪电电荷的多少是由雷云带电情况决定的，所以它又与地理条件和气象情况有关，也存在很大的随机性。从大量观测数据表明，一次闪电放电电荷Q可从零点几库仑到1000多库仑。然而在一次雷击中，在同一地区它们的数量分布符合概率的正态分布。第一次负闪击的放电量在10多库仑者居多。一朵雷云是否会向大地发生闪击，由几个基本因素决定，其一是云层带电荷多少，其二是把云层与大地之间形成的电容模拟为平板电容时，它对大地的电容是多少。当然这个模拟电容两极之间的电压就是由电容和带电量决定的。当这个模拟电容内的电位梯度du/dl达到闪击值时就会发生闪击。当闪击一旦发生，云地之间即发生急剧的电荷中和。雷电之所以破坏性很强，主要是因为它把雷云蕴藏的能量在短短的几十μｓ放出来，从瞬间功率来讲，它是巨大的。但据有关资料计算，每次闪击发出的能量只相当燃烧几千克石油所放出的能量而已。 (3)雷电波的频谱分析雷电波频谱是研究避雷的重要依据。从雷电波频谱结构可以获悉雷电波电压、电流的能量在各频段的分布，根据这些数据可以估算通信系统频带范围内雷电冲击的幅度和能量大小，进而确定避雷措施；在电力系统中，了解雷电波频谱分析在避雷工程中，也可以根据其

淮安地区闪电活动时空分布特征分析.doc

淮安地区闪电活动时空分布特征分析- 关键词闪电定位；闪电密度；闪电强度；江苏淮安 Key words lightning location；lightning density；lightning intensity；Huaian Jiangsu 雷电（也称为“闪电”）是发生于大气中的一种长距离、大电流、强电磁辐射瞬时放电事件。自然界的这种强大的放电现象不仅可造成人畜伤亡，引起森林火灾、电力和通信中断等重要灾害，而且还严重干扰电子设备的正常运行。因此，对闪电活动规律的研究不仅是雷电科学发展的需要，同时也是对雷电灾害进行科学防护的需要。闪电产生于中尺度对流天气系统，具有显著的局地和时效特征，其闪电活动空间分布特征与当地气候条件、天气系统、地形、下垫面等多种因素有关。淮安地区处于江苏省北部，地势低平，属于暖温带-亚热带、湿润-半湿润季风气候，是冷暖气流频繁交汇地带[10]。随着全球变暖，淮安地区高层建筑以及易燃场所不断增加，导致了雷电事故发生更加频繁。因此，研究淮安地区闪电活动规律对雷电灾害风险评估以及制定防雷减灾对策具有现实意义。 1 材料与方法 2 结果与分析 2.1 地闪频次分布特征 2.2 地闪时间分布特征 2.3 地闪空间分布特征闪电密度表示该区域年平均闪电的总次数与该区域面积之比。该文首先求出淮安地区年平均闪电密度，然后运用surfer软

件进行绘图处理。雷电流幅值概率是国内外对雷电防护研究中所必须考虑的重要参数之一，在雷电绕击、反击计算中具有重要的作用[13]。根据IEEE工作组以及CIGER分别提出的雷电流幅值累积概率表达式，综合两者特点，归纳出雷电流幅值累积概率计算公式[14]： Pc=1/[1+（I/a）b] 其中，Pc为雷电流幅值大于某一个值的累积概率；I为雷电流幅值（kA）；a为中值电流，表示雷电流幅值累积概率大于a 的概率为50%；b为拟合指数。根据雷电流幅值累积概率计算公式，对淮安地区闪电强度累积概率进行拟合，拟合方程为： Pc=1/[1+（I/31）3.3] 可以看出，拟合曲线与实际监测值基本一致，说明了拟合效果较好。因此，以后在对淮安地区进行雷电灾害风险评估工作时，可以根据上述闪电强度累积概率拟合方程，进行易损性区划等防雷工作研究。 3 结论（4）淮安地区闪电强度大于32 kA的概率小于50%，拟合出大于某雷电流幅值时的累积概率表达式为：Pc=1/[+（I/31）33]。

广州市雷电特征及监测预警分析

广州市雷电特征及监测预警分析发表时间：2018-07-20T11:30:48.983Z 来源：《科技新时代》2018年5期作者：黄科威刘文华[导读] 雷电是伴有雷击和闪电的局地对流性天气，具有很大的破坏性和危害性。我国雷电天气是南方多于北方，山区多于平原。（广东省广州市海珠区气象公共服务中心，广东广州 510220）摘要：本文主要结合广东省广州市2013-2015年闪电监测资料以及2010-2015年雷电灾害资料，对该地区雷击大地密度的空间分布特征、雷电灾害频度特征以及雷电时间分布特征进行分析，并结合广州市雷电发生发展规律总结概况了雷电监测预警预报思路，以供相关部门进行参考。关键词：广州市；闪电；雷电灾害；监测预警引言雷电是伴有雷击和闪电的局地对流性天气，具有很大的破坏性和危害性。我国雷电天气是南方多于北方，山区多于平原。广州是广东省省会，国家中心城市。广州地处我国南部、广东中南部、珠江三角洲中北缘，属于西江、北江、东江3江汇合处，濒临中国南海，地理坐标为112°57′-114°03′E，22°26′-23°56′。境内属丘陵地带，地势东北高、西南低，背山面海。由于广州位于亚热带沿海，北回归线从中南部穿过，属海洋性亚热带季风气候。境内既受大陆性气候控制又受海洋性气候调节，冬季受冷高压脊控制，盛行东北季风，夏季则由于西北太平洋副热带高压的两次北跳和西伸加强，以及活跃的西南暖湿气流影响，盛行东南季风和西南季风，春季风向凌乱以东南风为主，秋季则以偏北风为主。基于所处的地理位置、区域内地理分布形态及集水面分布状况，特别易形成强烈雷暴天气，使得广州市雷电活动频繁，年平均雷暴日数达73.4d,雷电会危及人身安全，家用电器、计算机机房均会受雷击影响而损坏，有时还引起火灾，给社会公众生命财产安全构成严重威胁。因此，对广州市雷电特征及监测预警分析就显得至关重要。 1.广州市雷电特征分析1.1雷击大地密度空间分布特征分析广州市境内地形地貌复杂，地势由东北向西南不断降低，背山面海，东北部为中低山地，中部主要为丘陵盆地，南部主要为沿海冲击平原，广州市雷电发频繁，且各区域雷击密度有所不同。广州市雷击大地密度空间分布具备显著区域性特征，雷击大地密度大值区主要在广州偏西，大体分布在广州市中心城区和花都、白云一些区域，其中广州市区雷击大地密度年平均数据为17.61次·km-2·ａ-1，广州市雷击密度最大值为31.81 次·km-2·ａ-1，出现于越秀区；雷击密度最小值为7.99次·km-2·ａ-1，出现于从化区。广州市地闪密度呈这种区域分布不均，中心城区及周边区域雷击密度大状况，和城市粗糙度不断增大导致气流在通过城市上空阻滞与抬升，及夏季影响广州天气系统大部分是由西面或者是西南面不断东移天气系统存在关联性，气流主要处于西面及西南面遭受城市粗糙下垫面，导致气流抬升促使雷电对流不断攀升，导致该区域雷击大地密度要比其他区域要大。 1.2雷电灾害频度特征分析据广州市2010—2015年各区域雷电灾害事故及所造成的直接经济损失、人身伤亡比例分布图（图1），2010-2015年广州市有具体记录的雷电灾害事故达352起，在这些雷击事故中有18起事故造成了人员伤亡。从雷电灾害发生频率来看，雷电灾害事故出现最多的区域为花都区，平均每年达19.7次；番禺区雷电事故次之，平均每年为13次；增城区与荔湾雷电灾害事故出现最少，平均每年仅为0.8次。从雷电灾害所造成经济损失来看，造成经济损失最为严重的依然为花都区，占总体损失的31.0%，番禺区次之，占21.3%；雷电灾害造成经济损失最少的则为越秀区，仅为总体损失0.5%。从雷击伤亡情况来看，人员伤亡最为严重的为白云区，2010-2015年共出现6次，占人员伤亡总数33.3%，番禺区次之，为4次，占总数22.2%。统计广州各地区2010—2015年雷电灾害情况可知，2012年前雷电灾害发生次数较多为从化、番禺、萝岗，2012年后花都区雷电灾害大幅增加，广州市地闪空间分布与雷电灾害频度分布并不呈显著比例关系，说明雷电发生不但和自然界雷电活动分布之间具有紧密联系，同时也和承灾体特征相关联。图1 广州市各地区2010-2015年雷电灾害比例分布图1.3雷电时间分布特征从广州市雷电月分布特征可知，广州雷电发生比较频繁的为4-9月，尤其6-8月最为集中。此外，广州县雷电具有明显季节变化特征，雷电出现频率最高的为夏季，春季次之，秋季较少，冬季最少。夏季雷电发生频率较高原因是，广州市夏季主要受副热带高压脊（边缘）控制，由于副热带高压边缘（如西北部）空气比较暖湿，常常积聚大量的不稳定能量，所以易发生雷电天气。从雷电日变化规律来看，广州市雷电集中在13-21时，尤其15-17时出现频率最高，因为该时段底层大气与地表集取能量均相对较高，高空有冷空气下来时极易触发强雷暴对流天气。 2.广州市雷电监测预警分析2.1雷电监测

雷电的形成机理及特征

第一节雷电的形成机理雷电是自然界中一种极为壮观的声、光、电现象，对人类的生产和生活有着巨大的影响。那么，我们先从认识雷电谈起。我国古籍中，有关雷电理论的记载十分丰富。例如东周时《庄子》上记述：“阴阳分争故为电，阳阴交争故为雷，阴阳错行，天地大骇，于是有雷、有霆。”这些学说与现代的雷电学说是如此相似，不过它比现代雷电学说要早2000多年。在古籍中关于建筑工程中避雷的记载也十分丰富。南北朝的孟奥《北征记》中有如下记述：“凌云台南角一百步，有白石室，名避雷室。”又有盛弦之《荆州记》中记述：“湖阳县春秋蓼国，樊重之邑了，重母畏雷，为立石室，以避之，悉之文石为阶砌，至今犹存。”书中谈及的白石、文石，据分析应该属于绝缘性能较好的石块。至于宋、元、明、清代的建筑物多用“雷公柱”（宋代称枨杆）等措施以避雷。在古籍中关于雷击事故的记述就更多了，例如在《续晋阳春秋》上记述：“太元五年，霹雳含殿四柱，杀内侍二人。”《晋安帝记》上记述：“义熙三年六月，震太庙鸱尾，彻壁柱，若有文字。”《晋中兴书征祥说》上记述：“元兴三年，永安王皇后至住巴防，将设威仪入宫，天大雷震，人马多死。”《沈括?梦溪笔谈》上记述：“内侍李舜举家为暴所震，其堂之西屋雷火自窗间出，赫然出檐。人以为堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆默。有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银铝者，银悉容流在地，漆器不燃灼。有一宝刀，极坚刚，就刀室中容为汁。而室亦俨然。人必谓：当先焚草木，然后流金石，今乃金石皆烁而草木无一毁者，非人情所测。《齐书?五行志》：“永元三年正月，豫章郡，天火烧三千余家。” 以上只是我国古籍关于雷电灾害中的点滴摘录，当然它与现代雷电理论和防雷技术相比还有差距，但是从历史观点来看，我们的祖先能够在那么早的年代里就创造出那样完整的雷电理论，并且在技术上

雷电的基本知识

雷云是如何形成的雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块的带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5—l0km的高度主要是正电荷的云层，在1—5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0．1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度(大气中的电场强度约为30kV／cm，有水滴存在时约为lOkV／cm)时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热(放电通道温度高达15000℃—20000℃)，使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的原故。试述关于乌云起电的三种理论乌云起电机理有三种理论： (1)水滴破裂效应：云中的水滴受强烈气流的摩擦产生电荷，而且使小的水滴带负电，小水滴容易被气流带走形成带负电的云；较大的水滴留下来形成带正电的云。 (2)吸收电荷效应：由于宇宙射线的作用，大气中存在着两种离子，由于空间存在自上而下的电场，该电场使得云层上部聚集负电荷，下部聚集正电荷，在气流作用下云层分离从而带电。 (3)水滴冰冻效应：雷云中正电荷处于冰晶组成的云区内，而负电荷处于冰滴区内。因此，有人认为，云所以带电是因为水在结冰时会产生电荷的缘故。如果冰晶区的上升气流把冰粒上的水带走的话，就会导致电荷的分离而带电了。雷云的形成必须具备哪些条件雷云是产生雷电的基本因素，而雷云的形成必须具备下列三个条件： (1)空气中有足够的水蒸汽； (2)有使潮湿的空气能够上升并凝结为水珠的气象或地形条件； (3)具有气流强烈持久地上升的条件雷云一般分为哪几种雷电过电压是由雷云放电产生的，是一种自然现象，而闪电和雷鸣是相伴出现的，因而

冯桂力-雹暴的闪电活动特征与降水结构研究

中国科学D辑:地球科学 2007年第37卷第1期: 123~132 https://www.wendangku.net/doc/9c9397823.html, 收稿日期: 2006-01-09; 接受日期: 2006-08-04 国家杰出青年科学基金项目(批准号: 40325013)和国家自然科学基金项目(批准号: 40505001, 40135010)资助《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 雹暴的闪电活动特征与降水结构研究冯桂力①②*郄秀书①③袁铁①牛淑贞④ (①中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 兰州730000; ②山东省气象科学研究所, 济南 250031; ③中国科学院大气物理研究所, 北京 100029; ④河南省气象台, 郑州 450003) 摘要利用地面雷电探测网获取的地闪资料分析了10次雹暴过程的闪电分布和演变特征, 并结合地面多普勒雷达和TRMM卫星的闪电成像仪(LIS)、测雨雷达(PR)、微波成像仪(TMI)分析了雹暴的降水结构及其与闪电活动的关系. 研究结果表明: 降雹天气过程的正地闪比例较高, 平均值为45.5%; 在雹云快速发展阶段, 地闪频数存在明显的“跃增”; 在整个降雹阶段正地闪活动非常活跃, 在正地闪频数增加的过程中通常伴有负地闪频数的下降; 在雹暴的减弱消散阶段, 地闪频数显著减少. 两次典型雹暴的闪电活动非常活跃, 总闪电频数分别为183次/min和55次/min; 其降水结构特征是, 大于30 dBZ的强回波单体多集中于系统的前缘, 系统后部伴有稳定性的层状云降水区, 回波顶高均超过14 km; 其对流降水的贡献率分别为85%和97%. 对6 km高度处的雷达回波与总闪电关系的研究表明, 总闪电主要出现在强回波区(>30 dBZ)及其周围. 对流降水区发生闪电的几率约是层云降水区的20倍以上, 可以利用闪电与对流降水的相关性来有效地识别对流降水区. 初步结果还表明闪电频数和冰水含量之间呈线性关系, 即冰水含量越高, 相应的闪电活动也越频繁. 关键词闪电正地闪雹暴对流降水冰水含量冰雹云中既存在强盛的上升气流, 又有冰相粒子参与的复杂的微物理过程, 因此冰雹云中的起电过程非常剧烈, 放电现象也非常活跃. 近几年来, 大量的观测发现在冰雹、龙卷等强风暴中时常出现较高的正地闪比例[1~3]. Reap和MacGorman[4]通过对美国大平原区域的暖季雷暴的气候研究发现, 风暴产生强天气的可能性随着正地闪密度的增大而快速增大. MacGorman和Burgess[5], Stolzenburg[6]研究表明强天气通常发生在风暴中正地闪占优势的阶段. Seity等[7]利用多参数雷达观测的降水粒子分布结构, 分析发现闪电频数、上升气流和雹/霰回波体积之间存有很好的相关性, 云闪频数似乎是霰粒分布区垂直拓展的一个很好的指示因子, 即风暴强度的指示因子. 而且正地闪的发生与冰雹的产生和降落密切相关, 闪电均发生在含有冰相粒子的区域. Lopez和Aubagnac[8]对一个具有超级单体结构的雹暴进行研究发现, 冻结层以上霰粒的增长与总地闪数量的增多和减少有关, 这次雷暴曾出现的3到4次短时间地闪增加就是由霰粒区域下面的小冰雹的下落所造成的. 然而Carey和Rutledge[9]研究发现一些非常强的风暴并没有产生大量的正地闪, Qie等[10]对中国内陆高原地区雷暴的地闪特征进行研究也发现, 弱雷暴过程通常存在较高的正地闪发生比例. 另外, 有些学者对强风暴的地闪活动特征进行分析发现, 一些强风暴产生非常低的地闪频数[11,12], 而并非通常认为的对流越强, 雷暴云中的地闪活动也越强, 可见雹暴中

冰雹云闪电活动特征及应用分析

冰雹云闪电活动特征及应用分析摘要：本文通过收集国内外冰雹云频繁活动地区的闪电定位系统探测得到的数据结果，综述冰雹云活动期间闪电频次与对流强度的关系、正负地闪频率特征、云闪在冰雹云降雹时段的比例特点，体现正闪/总地闪比例随云闪/总闪比例的变化特征并分析二者关系。详细分析降雹时次正负地闪频率变化，总结冰雹云电荷结构，初步探索冰雹云闪电特征成因和对降雹量影响，结合人工防雹模型推广运用，提高雹灾临近预报能力及人工防雹水平，减少损失。关键词：冰雹云；云闪；地闪；正地闪；电荷结构；人工防雹引言闪电定位系统作为一种成本和维护费用较低的大气监测仪系统，探测范围广，可以无人值守不间断工作，实现西北大范围对流云的监测，如果能从闪电特征及早识别和预警冰雹、暴雨、龙卷等发生及演变趋势，应用雷达进一步识别和指挥人工影响天气作业，将有效提高作业效率和效益，也为认识和分析强对流天气电学机制提供观测事实，研究强云的荷电结构和对流天气演变中闪电特征及其与气象条件的关系，最后达到降低冰雹灾害目的，因此具有重要意义。 1冰雹云闪电总数、地闪数目规律 1.1华北雹暴闪电活动规律统计石家庄强雷雨云和暴雨云闪电特征可知，雷雨日每小时正地闪平均比率为23.5%，雷雨日总闪平均次数显著偏少，相应云闪比率下降较多，云闪平均次数占总闪平均次数的13.68%。对正闪比例云闪比例做拟合，发现弱对流天气点相对离散，没有特别规律。石家庄暴雨日每小时正地闪平均比率为14.3%，比冰雹日明显偏少。暴雨日总闪平均次数与冰雹日相差不大，云闪平均次数占总闪平均次数的23.09%，也比冰雹日偏少。六次闪电拟合发现，随着云闪次数上升，正闪比例会先上升再下降。 1.2西北雹暴闪电活动规律西北内陆地区冰雹云发源于山区，有较为固定移动路径，多受地形热力抬升作用，一次冰雹过程在多个地方产生降雹，常伴有较强降水。西北地区正地闪最高占总地闪数40%，最低为15%，平均为24.5%，偏高正地闪率体现了冰雹灾害天气有别于弱对流天气电学特征，对流强度和正地闪比率有较好相关性。西北冰雹云闪电活动中没有明显正闪比例随云闪比例增加而增加趋势，但是云闪比例增加到一定程度时，正闪比例下降。 2雹暴天气闪电活动特点 2.1冰雹云发展过程冰雹云生命演变史可划分为发生、跃增、孕育、降雹和消亡五个阶段。出生阶段是从对流云初生到云体迅速发展阶段，云体不断生消，垂直发展缓慢，雷达回波强度≤20dB；跃增阶段雷达回波顶高度增高，云体垂直发展迅速，云体内回波强度和回波高度迅速增长；孕育阶段回波顶高度、强度不再迅速增长，但强回波区扩大；降雹阶段是降雹开始到降雹终结，随着地面降雹，回波顶高、回波强度迅速下降；消亡阶段是指降雹云分裂、瓦解和消散。 2.2冰雹云闪电频数特点 2005年5月31日北京门头沟区出现自西向东并穿过北京城区的雷暴过程，大部分地区出现雷阵雨，14时25分左右地面观测到较强降雹，直径2-3厘米，持续约10-15分钟。该雷暴为一单体，影响范围相对较小，但移动较快。使用

邓州市雷电时空分布特征分析

邓州市雷电时空分布特征分析利用邓州市1971～2000年30年的雷暴观测资料，统计分析了我市雷电的时空分布特征、雷暴与天气系统的关系。分析表明：邓州市年平均雷暴日为23天，年雷暴日呈减少趋势，初雷基本无变化，终雷呈提前趋势。平均每年的4～8月为雷暴的多发季节，而7月份达到雷暴的最高值。标签：雷电；时空分布；天气系统 1 概述雷电是大气中的放电现象，常伴有阵性降水，有时还会出现局部的大风、冰雹甚至龙卷，属强对流天气系统。文章利用邓州多年雷暴资料，分析指出了邓州市雷暴时空分布特征。 2 雷电的时空分布特征 2.1 雷暴的时间分布 2.1.1 资料来源及统计说明根据我市30年来的雷暴原始资料，整理统计出我市历年平均雷暴日、各年雷暴日、各月平均雷暴日、主要分布的月份、年最多（少）雷暴日、历年月最多（少）雷暴日、最早（迟）初（终）雷，以及历年初（终）雷出现频率等。 2.1.2 雷暴的年活动变化特征根据我市1971～2000年共30年资料的整理统计，我市历年共出现雷暴695天，年平均雷暴日为23天。历年中最多雷暴日出现在1979年，为36天，最少雷暴日出现在1997年，为11天。最早的初雷出现在1979年的2月21日，最迟的初雷出现在2000年的4月1日；最早的终雷出现在2007年的9月3日，最迟的终雷出现在1977年的12月31日。根据历年雷暴日数统计及年雷暴日数趋势变化得出，年雷暴日数总体呈减少趋势。根据历年各月初（终）雷出现频率得出：历年初雷主要出现时间在三月份，频率为43%，其次是二月份，频率为40%，四月份最少，仅一天，出现在2000年的4月1日；历年终雷主要出现在十月，频率为40%，其次是九月和十一月，频率均为25%。再从初雷和终雷的变化分析得出：初雷出现时间的变化趋势很小，基本无变化，但各年间的变化幅度较大，基本呈一年早一年迟的波动态势变化；而终雷出现时间的变化呈提前趋势。 2.1.3 雷暴的月活動变化特征

冰雹云的闪电活动特征的研究

冰雹云的闪电活动特征的研究通过2012年山东地区的11个降雹日的地闪资料分析了冰雹云的地闪活动的时空分布特征，结果表明：闪电频数一般在降雹结束前有“跃增”现象；降雹区域与地闪密度中心并不重合，但与正闪的活动中心有很好的对应，若24小时总地闪电数大于800次时，其负闪总数与总闪电数的比值大于90%；但在降雹期间正闪活跃，降雹前20min内开始有正闪活动，且正闪频数峰值在这段时间内达到；由此反映的正地闪活动的时空分布的特征规律，可用来预警冰雹。

第一章引言、资料来源与处理 1.1引言冰雹是一种严重的自然灾害，是由强对流天气系统引起的一种局地性强、季节性明显、具有突发性和阵性特征的气象灾害。一次范围较大、强度较强的降雹，往往伴随着各种阵发性极端灾害性天气过程，如狂风、暴雨、急剧降温等等[1]，对人民的生活、安全造成极大的影响。而人们对产生冰雹的物理机制还没有充分的认识，这也直接关系到人工防雹工作的实施。20世纪60年代中期, 苏联宣称防雹能减少雹灾损失70%-80%，而提出的著名的冰雹形成的“累积带”理论也并不普遍适用[2]。在产生冰雹的冰雹云的发展演变过程中, 常伴随有大量地闪的发生。冰雹云中既存在强盛的上升气流, 又有冰相粒子参与的复杂的微物理过程, 因此冰雹云中的起电过程非常剧烈, 放电现象也非常活跃[3]。70年代我国在防雹作业中曾广泛利用闪电计数仪作为监测冰雹发生与否的工具, 并总结出每5分钟多于100次即有80%的降雹概率[4]。雷电作为强对流天气过程的“指示器”, 已被用于识别发展中的对流云[5]。因此研究冰雹云的闪电特征对冰雹天气过程的预警有重要的意义，而采用测量闪电的声、光、电特性的测雹仪对冰雹等强雷暴天气的进行预警预报，更是冰雹监测的一种简便、经济实用方法[1]。目前国内外关于冰雹云闪电特征的研究主要集中在冰雹云的正地闪特征，以及闪电频数变化。Reap 和MacGorman发现[6], 大冰雹出现的可能性随着正地闪频数的增加而增大。MacGorman [7]等通过对15 次大冰雹和龙卷过程的地闪分析发现, 其中4 个风暴整个生命史中正地闪占多数, 另外11个风暴在成熟阶段正地闪占多数。同时，研究发现地闪与风暴单体降水的相关较高。冯桂力等[5]的研究表明正地闪居多的风暴多数属于弱降水的经典超级单体, 而负地闪居多的风暴则多数为强降水的超级单体; 大冰雹出现在正地闪频繁的时候, 一旦转为负地闪, 降雹的大小和频率都将减小;并发现冰雹云的云闪与地闪的比值远高于一般的雷雨过程, 其云闪密度也远高于雷雨过程。周筠珺等[8]观测发现地闪频数在降雹前30 min 陡然上升。因此，可以通过观测闪电频数来监测对流天气的变化。陈哲彰[9]的研究也反映了上述结论，分析了20 个冰雹大风实例发现地闪开始发生时间与雷雨同步比冰雹平均提前25 min 左右。冯桂力等[3]利用地面雷电探测网获取的地闪资料分析了10 次强雹暴的闪电分布和演变特征, 得到了如下研究结果：降雹天气过程的正地闪比例较高, 在雹云快速发展阶段, 地闪频数存在明显的“跃增”，且具有很高的云闪/地闪比例；根据地面降雹和对应的地闪资料进行