北京地区雷电灾害天气系统的动力-微物理-电过程观测研究

作     者：郄秀书 袁善锋 陈志雄 王东方 刘冬霞 孙萌宇 孙竹玲 Abhay SRIVASTAVA 张鸿波 卢晶雨 肖辉 毕永恒 冯亮 田野 徐燕 蒋如斌 刘明远 肖现 段树 苏德斌 孙成云 徐文静 张义军 陆高鹏 Da-Lin ZHANG 银燕 余晔 Qie X;Yuan S;Chen Z;Wang D;Liu D;Sun M;Sun Z;Srivastava A;Zhang H;Lu J;Xiao H;Bi Y;Feng L;Tian Y;Xu Y;Jiang R;Liu M;Xiao X;Duan S;Su D;Sun C;Xu W;Zhang Y;Lu G;Zhang D;Yin Y;Yu Y

作者机构：中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室(LAGEO)北京100029 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)北京100029 中国气象局北京城市气象研究所北京100089 成都信息工程大学电子工程学院成都610225 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点实验室南京210044 中国科学院西北生态环境资源研究院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室兰州730000 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 复旦大学大气与海洋科学系上海200438 北京市气象局气象探测中心北京100081 江西省人工影响天气领导小组办公室南昌330096 Department of Atmospheric and Oceanic ScienceUniversity of MarylandMaryland 20742USA 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2021年第51卷第1期

页      面：46-62页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:41630425,41761144074) 中国科学院前沿科学重点研究计划项目(编号:QYZDJ-SSW-DQC007) 国家重点基础研究计划项目(编号:2014CB441401)资助 

主　　题：雷电(全闪)三维定位 双线偏振多普勒雷达 雷电灾害天气系统 雷电资料同化 冰雹 短时强降水 

摘      要：在国家973项目雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果.