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东北地区两次雷暴中NBE的活动特征观测

中国科学：地球科学 2013年第5期43卷 848-861页

作者：吕凡超祝宝友马明魏凌翔马冬中国科学院近地空间环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

利用具有双极性窄脉冲事件(Narrow Bipolar Events,NBE)识别能力的三站闪电到达时间差定位系统,对东北地区两次雷暴中观测到的上百例NBE的活动特征进行了研究报道.两次雷暴中只发现了正极性的NBE,其VLF/LF脉冲辐射强度与地闪回击相当,... 详细信息

利用具有双极性窄脉冲事件(Narrow Bipolar Events,NBE)识别能力的三站闪电到达时间差定位系统,对东北地区两次雷暴中观测到的上百例NBE的活动特征进行了研究报道.两次雷暴中只发现了正极性的NBE,其VLF/LF脉冲辐射强度与地闪回击相当,波形特征与其他地区报道的NBE波形特征基本相同.对166例距离观测站约150km以内的NBE波形进行特征统计表明,其初始峰宽度、初始峰半宽、初始峰与过冲峰之比分别为(7.8±1.5)s,(4.6±1.0)s和(2.1±0.6).高度定位结果表明,两次雷暴中NBE的平均发生高度分别为9.6和7.4km,所对应的不同时段内电离层平均反射高度为89和78km.两次雷暴中NBE活动与普通闪电的时间关系说明NBE倾向于出现在雷暴中闪电活动较为活跃的时段.从雷暴0711中雷达回波(PPI图示以及雷达回波垂直剖面图示)反映的雷暴对流强度与NBE定位之间的空间关系看出,NBE选择性地聚集发生在特定对流核中高雷达回波区的外围区域,并且多数集中在对流核移动方向的前部,NBE的空间位置随时间的变化与特定对流核心随雷暴的移动具有较好的一致性.

关键词：东北地区双极性窄脉冲事件雷暴闪电活动

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不同气压下负流光特征的数值模拟

中国科学技术大学学报 2015年第5期45卷 379-387页

作者：李在光祝宝友马明中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026

为了研究雷暴云中不同高度下闪电启动负流光的特性,使用柱对称的二维模式对平面平行极板间氮气中的负流光进行了模拟.模式中使用了通量校正传输算法(FCT)求解连续方程以及动态网格细化算法来提高计算效率.模拟结果显示,流光经过初始阶... 详细信息

为了研究雷暴云中不同高度下闪电启动负流光的特性,使用柱对称的二维模式对平面平行极板间氮气中的负流光进行了模拟.模式中使用了通量校正传输算法(FCT)求解连续方程以及动态网格细化算法来提高计算效率.模拟结果显示,流光经过初始阶段的调整后以一种稳态传播,而稳态的特征是由气压和背景电场共同确定的背景电离频率决定.背景电离频率与流光平均速度之间呈现良好的对数线性关系.气压和背景电场通过背景电离频率(电子雪崩速度)来影响流光特征.背景电场相同时,随着气压降低背景电离频率增加,流光发展速度变快,流光更容易在较低气压下启动.气压不变时,背景电场增大则背景电离频率增大,流光发展速度变快,流光更容易在背景电场高值区启动.

关键词：负流光模拟通量校正传输算法闪电启动

地闪和云闪初始击穿VHF/VLF辐射特征观测和比较

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高原气象 2003年第3期22卷 239-245页

作者：祝宝友马明陶善昌中国科学技术大学地球空间科学学院安徽合肥230026

分析了合肥地区负地闪和云闪初始击穿过程产生的VLF大双极性脉冲序列及其同步的VHF爆发特征。地闪初始击穿大脉冲序列极性通常与后面的回击极性相同,相邻大脉冲之间的平均间隔为160μs,大脉冲序列持续时间平均为2.2ms。云闪初始击穿的... 详细信息

分析了合肥地区负地闪和云闪初始击穿过程产生的VLF大双极性脉冲序列及其同步的VHF爆发特征。地闪初始击穿大脉冲序列极性通常与后面的回击极性相同,相邻大脉冲之间的平均间隔为160μs,大脉冲序列持续时间平均为2.2ms。云闪初始击穿的大双极性脉冲序列由正极性大脉冲开始,相邻脉冲间隔时间平均为1.3ms,平均持续时间为11.5ms,明显区别于地闪中的情况。显著的VHF爆发几乎在大双极性脉冲序列出现的同时启动,它与VLF大脉冲一起是初始击穿过程中一种最强烈的特征性事件,在合肥地区出现频率极高。地闪初始击穿期间VHF包络(观测系统带宽100kHz)呈现准连续特征,而云闪初始击穿期间VHF包络则呈现分立特征,显示两者VHF辐射爆发的特征有所不同。初始击穿期间VLF大脉冲辐射与VHF爆发之间是相关的,但是二者强度之间不存在唯一的大小对应关系。同时分析了合肥地区地闪初始击穿大脉冲序列活动相对于地闪回击的一些特征,序列中最大脉冲幅度与随后的首次回击幅度之比平均为0.43,有94%的初始击穿在首次回击启动前40ms内出现第一个可以辨别的VLF脉冲(105例的平均结果是21.5ms)。

关键词：云闪地闪初始击穿 VLF/VHF辐射

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合肥地区地闪特征

高原气象 2002年第3期21卷 296-302页

作者：祝宝友陶善昌刘亦风中国科技大学地球空间科学系安徽合肥230026

根据观测资料 ,分析了利用闪电辐射场信号大容量采集系统观测到的合肥地区地闪回击特征。结果表明 ,每次地闪回击数频率分布并不表现为简单的指数衰减特征 ,回击数在 5次以下的各回击数出现频率几乎相当 ,单次回击地闪的比重只有约 1 5 ... 详细信息

根据观测资料 ,分析了利用闪电辐射场信号大容量采集系统观测到的合肥地区地闪回击特征。结果表明 ,每次地闪回击数频率分布并不表现为简单的指数衰减特征 ,回击数在 5次以下的各回击数出现频率几乎相当 ,单次回击地闪的比重只有约 1 5 %。平均地闪回击数为 4 .2次 ,观测到的最大回击数为 1 6次。地闪回击归一化电场强度近似服从对数正态分布。 1 69例首次回击平均电场强度为 9.3V·m- 1 (归一化到 1 0 0km ,下同 ) ,485例继后回击的平均电场强度只有 4 .5V·m- 1 。 480例继后回击与首次回击场强之比平均为 0 .6 ,有 1 8%地闪过程至少有一次比首次回击强的继后回击。相邻两次回击间隔时间呈现对数正态分布特征。观测到的最短回击间隔为 1 .6ms ,约 30 %的回击间隔 >1 0 0ms,在40～ 1 0 0ms之间的回击间隔比重约为 50 %。回击间隔时间与间隔前后回击相对强弱之间存在系统性的变化趋势 ,当两次回击间隔在 40ms以下时总是以‘前强后弱’的回击组合占主导地位 ,相反 ,当回击间隔时间增加到 >1 0 0ms时 ,约 55 %的回击间隔表现为‘前弱后强’的回击组合。

关键词：合肥地区地闪过程回击峰值场强回击次数回击间隔时间

东北较高纬度地区夏季闪电与雷暴相关参数的关系研究

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中国科学技术大学学报 2014年第11期44卷 904-912页

作者：高颖颖祝宝友马明中国科学技术大学地球与空间科学学院中国科学院近地空间环境重点实验室安徽合肥230026 中国气象科学院灾害天气国家重点实验室北京100081

利用V L F／L F闪电定位系统数据，并结合多普勒雷达以及卫星云图资料，对2009～2010年较高纬度东北地区夏季的闪电与雷暴相关参数的关系进行了研究。结果表明：闪电多发生在雷达回波强度大于40 dBz的区域，雷暴发生闪电时其30 dBz雷达... 详细信息

利用V L F／L F闪电定位系统数据，并结合多普勒雷达以及卫星云图资料，对2009～2010年较高纬度东北地区夏季的闪电与雷暴相关参数的关系进行了研究。结果表明：闪电多发生在雷达回波强度大于40 dBz的区域，雷暴发生闪电时其30 dBz雷达回波最大高度大于6 km ；在雷暴的演变过程中，闪电的峰值时间略滞后于30 dBz雷达回波最大高度的峰值；闪电频数和30 dBz雷达回波最大高度存在指数增长关系；闪电主要发生在云顶红外温度在210～240 K的区域，在消散阶段，雷暴云云顶高度降低、红外温度较高。

关键词：东北地区雷暴闪电 30 dBz雷达回波最大高度云顶红外温度

中国东南区域闪电活动特征及其与大气环境参数的关系

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中国科学技术大学学报 2017年第5期47卷 403-412,434页

作者：王基鑫祝宝友马明中国科学技术大学地球与空间科学学院中国科学院近地空间环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站安徽合肥230026

利用近18年(1997~2013)的星载LIS/OTD(lightning imaging sensor and optical transient detector)闪电观测资料、NCEP/NCAR(National Center for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research)和ERA-Interim再分析资料,对北纬30°以南、东经100°以东的中国陆地地区(17.5~30°N,100~122.5°E)的闪电活动特征及其与大气环境因素的关系进行了分析.结果表明:中国东南闪电高发区闪电活动季节性特征明显,春夏两季为闪电高发期,厄尔尼诺事件对其闪电活动的年际变化有较强的影响,在此期间冬春季闪电活动有明显的增强.东南闪电高发区闪电活动与地面温度、700~400hPa平均相对湿度、850hPa位温等热力学参数有明显正相关,与多种稳定度参数有强相关,显示出大气层结不稳定性越大,闪电活动越强.进一步通过多元逐步线性回归方法,建立了东南闪电高发区区域平均闪电密度与地面温度、CAPE(convective available potential energy)、BR(Bowen ratio)、LI(lifted index)、SI(Showalter index)的回归方程,有助于利用多种参数开展预报区域闪电活动.

关键词：闪电活动特征热力学参数稳定度参数回归方程

用VLF/VHF信号大容量采集系统观测云地闪电放电过程

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大气科学 2002年第4期26卷 459-473页

作者：祝宝友刘亦风陶善昌中国科学技术大学地球和空间科学系合肥230026

简述了一种高分辨、大容量闪电VLF/VHF信号记录系统,报道了一次包含12次对地回击、平均回击间隔70ms、持续时间超过800 ms的地闪放电过程的VLF/VHF辐射波形全景以及分析结果.这一个典型事例揭示了一些有趣的现象:(1)这次过程的头5 ms出... 详细信息

简述了一种高分辨、大容量闪电VLF/VHF信号记录系统,报道了一次包含12次对地回击、平均回击间隔70ms、持续时间超过800 ms的地闪放电过程的VLF/VHF辐射波形全景以及分析结果.这一个典型事例揭示了一些有趣的现象:(1)这次过程的头5 ms出现了强烈的VLF双极性大脉冲序列,标志着云内初始击穿过程启动;对应于一系列VLF辐射事件出现了强烈的VHF辐射爆发,总体上看,前380 ms期间VHF辐射异常强烈,呈现为间歇式准连续辐射,之后强烈VHF辐射则更多地表现为分立脉冲式爆发特征.(2)与回击主电流峰期间VHF辐射较弱不同,地闪最强的VHF辐射来自初始击穿过程和回击后云内放电通道扩展或者新通道形成过程;在初始击穿阶段和回击间歇期,出现了不止一次强烈的VHF辐射爆发并不伴随明显的VLF辐射.(3)回击间歇期间一类云中放电过程产生一系列半宽为3～4μs左右、出现频率约105Hz的VLF快脉冲串,整个脉冲串持续时间约1ms,频谱峰值区域在60～90 kHz,并伴随较强的VHF辐射,这些特征都与直窜先导特征一致.很可能这是一种云内K事件.(4)还给出了江淮地区地闪过程回击VLF/VHF辐射波形的统计特征,统计还显示当相继两次回击间隔小于40 ms时后面回击幅度倾向于比前面回击弱,当回击间隔时间大于100 ms时,后面回击比前面回击强的可能性大.

关键词： VLF/VHF信号大容量采集系统云地闪电放电过程

闪电VLF/VHF信号大容量采集系统及其现场实验

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高原气象 2002年第2期21卷 175-185页

作者：刘亦风祝宝友陶善昌中国科学技术大学地球空间科学学院安徽合肥230026

简要描述了闪电ＶＬＦ／　ＶＨＦ信号大容量采集系统的硬件构成、　软件设计以及现场实验等情况，　并对系统观测到的一次云地闪电和一次云内闪电的过程ＶＬＦ／ＶＨＦ辐射特征进行了个例分析，　初步分析结果揭示了以下一些有趣的新现... 详细信息

简要描述了闪电ＶＬＦ／　ＶＨＦ信号大容量采集系统的硬件构成、　软件设计以及现场实验等情况，　并对系统观测到的一次云地闪电和一次云内闪电的过程ＶＬＦ／ＶＨＦ辐射特征进行了个例分析，　初步分析结果揭示了以下一些有趣的新现象：　（１）无论云闪还是地闪都以一个间歇性的大双极性脉冲列为启动标志，　并伴随强烈的ＶＨＦ辐射。云闪和地闪初始击穿大脉冲序列波形特征明显不同。（２）地闪的云内放电以及云闪放电都产生一类特征性的ＶＬＦ辐射，　该辐射表现为一个脉冲半宽３～４　μｓ、　出现频率１０５个·ｓ－１的快脉冲列。该过程同时伴随明显的ＶＨＦ辐射。（３）回击主峰期间ＶＨＦ辐射相当微弱。闪电过程中最强的ＶＨＦ辐射起源于以下云内放电过程：　（ａ）　云闪和地闪的初始击穿过程；　（ｂ）　云内Ｋ过程和ｃ回击主峰后１００～２５０　μｓ期间的云内放电。上述初步分析结果显示了本系统在闪电放电物理研究方面的应用潜力。

关键词：闪电VLF/VHF辐射数据采集放电过程分析雷电放电辐射

基于全球闪电定位网的江淮闪电定位网探测效率分析:以台风“利奇马”为例

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热带气象学报 2023年第1期39卷 129-138页

作者：郑嘉怡陆高鹏刘非凡任欢彭康铭王庸平祝宝友中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所/中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031

基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产... 详细信息

基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产生的闪电活动进行对比分析,发现JASA和WWLLN对台风闪电的径向分布、时间变化和空间变化有较好的一致性,绝大部分闪电发生在云顶亮温小于220 K区域;在台风发展阶段,内核区闪电活动较为频繁,在台风成熟和消亡阶段时,闪电主要分布外雨带,内核区的闪电活动少但集中。在探测效率方面,JASA对江淮区域实时定位到的闪电数远多于WWLLN,相对探测效率和绝对探测效率分别为69.12%和92.51%。而在海洋区域(114~130°E,20~24°N和123~130°E,24~32°N),由于受到JASA站点位置分布的限制,闪电实时定位数略少于WWLLN,其相对探测效率和绝对探测效率分别为32.67%和52.26%。研究结果表明了JASA对内陆及近海区域雷暴具备较强的捕获能力,为实时监测台风期间强对流闪电活动的演变规律提供数据支撑,也为进一步完善站点布局以提升深海区域闪电探测性能提供了理论支撑。

关键词：江淮闪电定位网探测效率全球闪电定位网台风“利奇马” 台风闪电