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A gigantic jet event observed over a thunderstorm in China's Mainland

Chinese Science Bulletin 2012年第34期57卷 4791-4800页

作者： YANG Jing feng guili Key Laboratory of Middle Atmosphere and Global Environment Observation(LAGEO) Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Shandong Research Institute of Meteorology Jinan 250031China

Gigantic jet(GJ) is a type of large-scaled transient discharge which occurs above *** connects the thunderstorms and ionosphere *** with the other transient luminous events(TLEs),gigantic jet is very difficult to be seen from the *** report a GJ event that was clearly recorded in eastern China(storm center located at 35.6°N,119.8°E,near the Huanghai Sea) at 20:16:22(local time) on 12 August,*** is by far the furthest from the equator ground-based GJ recorded over summer *** top altitude of this GJ was estimated to be about 89 *** GJ-producing storm was a multi-cell thunderstorm and the GJ event occurred in the storm developing stage,with the lowest cloud-top brightness temperature about 73°C and the maximum radar echo top around 17 *** with reflectivity of 45 dBZ were estimated to reach 12-14 *** from results from other countries that positive CGs(Cloud-to-ground lightnings) dominated during a time period centered at GJ,our study shows that negative CGs dominated during a time period centered at the GJ event and during most of the storm lifetime in this study,indicating a diversity of the lightning activity in the GJ-producing *** is interesting that two different storms produced two types of TLEs,that is,the GJ-producing storm only produced one GJ event during its lifetime and five sprites were produced over another storm,different from the other study that sprites and GJs were usually produced by the same storm,enriched the knowledge of GJ-producing *** addition,the GJ event in this study is located beyond the effective coverage area(30°S-30°N) of the ISUAL instruments onboard the FORMOSAT II satellite,and results of this study could be useful for GJ studies in the future.

关键词：事件集雷暴中国大陆喷注闪电活动中国东部最低温度雷达回波

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Artificially triggered lightning and its characteristic discharge parameters in two severe thunderstorms

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Science China Earth Sciences 2007年第8期50卷 1241-1250页

作者： QIE XiuShu ZHANG QiLin ZHOU YunJun feng guili ZHANG TingLong YANG Jing KONG XiangZhen XIAO QingFu WU ShuJun Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000 China

The lightning-induced-damages in the mid-latitude regions are usually caused during severe thunderstorms. But the discharge parameters of natural lightning are difficult to be measured. Five lightning flashes have been artificially triggered with the rocket-wire technique during the passage of two severe thunderstorms. The discharge current and close electric field of return stroke in artificially triggered lightning have been obtained in microsecond time resolution by using current measuring systems and electric field change sensors. The results show that the five triggered lightning flashes include 1 to 10 return strokes, and the average return stroke current is 11.9 kA with a maximum of 21.0 kA and a minimum of 6.6 kA, similar to the subsequent return strokes in natural lightning. The half peak width of the current waveform is 39 us, which is much larger than the usual result. The peak current of stroke I_p(kA) and the neutralized charge Q(C) has a relationship of I_p = 18.5Q^(0.65). The radiation field of return stroke is 5.9 kV ? m^(-1) and 0.39 kV ? m^(-1) at 60 m and 550 m, respectively. The radiation field decreases as r^(-1.119) with increase of horizontal distance r from the discharge channel. Based on the well-accepted transmission line model, the speed of return stroke is estimated to be about 1.4 × 10~8m·s^(-1), with a variation range of (1.1-1.6)×10~8m·s^(-1). Because of the similarities of the triggered lightning and natural lightning, the results in this article can be used in the protection design of natural lightning.

关键词： artificially triggered lightning characteristic discharge parameters current waveform electric field change in close distance severe thunderstorm

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A Review of Atmospheric Electricity Research in China

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Advances in Atmospheric Sciences 2015年第2期32卷 169-191页

作者： QIE Xiushu ZHANG Yijun YUAN Tie ZHANG Qilin ZHANG Tinglong ZHU Baoyou LU Weitao MA Ming YANG Jing ZHOU Yunjun feng guili Key Laboratory of Middle Atmosphere and Global Environment Observation Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of Sciences Laboratory of Lightning Physics and Protection Engineering Chinese Academy of Meteorological Sciences College of Atmospheric Science Lanzhou University College of Atmospheric Physics Nanjing University of Information Technology Laboratory for Climate Environment and Disasters of Western China Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences School of Earth and Space Sciences University of Science and Technology of China College of Atmospheric Sciences Chengdu University of Information Technology Shandong Research Institute of Meteorology

The importance of atmospheric electricity research has been increasingly recognized in recent decades. Research on atmospheric electricity has been actively conducted since the 1980 s in China. Lightning physics and its effects, as important branches of atmospheric electricity, have received more attention because of their significance both in scientific research and lightning protection applications. This paper reviews atmospheric electricity research based primarily on ground-based field experiments at different regions in China in the last decade. The results described in this review include physics and effects of lightning, rocket-triggered lightning and its physical processes of discharge, thunderstorm electricity on the Tibetan Plateau and its surrounding areas, lightning activity associated with severe convective storms, the effect and response of lightning to climate change, numerical simulation of thunderstorm electrification and lightning discharge, lightning detection and location techniques, and transient luminous events above thunderstorms.

关键词： atmospheric electricity lightning physics rocket-triggered lightning thunderstorm charge structure lightning location techniques

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一次冷涡天气系统中雹暴过程的地闪特征分析

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气象学报 2006年第2期64卷 211-220页

作者：冯桂力郄秀书袁铁周筠珺中国科学院寒区旱区环境与工程研究所雷电与雷暴实验室

利用地面雷电定位系统、多普勒雷达和卫星观测资料,对2002年6月1日山东地区冷涡天气系统下的3个雹暴过程的地闪特征进行了详细分析,结果表明,在同样的天气条件下,产生冰雹的3个强雷暴在不同的发展阶段表现出明显不同的地闪分布特征。通... 详细信息

利用地面雷电定位系统、多普勒雷达和卫星观测资料,对2002年6月1日山东地区冷涡天气系统下的3个雹暴过程的地闪特征进行了详细分析,结果表明,在同样的天气条件下,产生冰雹的3个强雷暴在不同的发展阶段表现出明显不同的地闪分布特征。通过云图和地闪资料的综合分析发现,地闪主要出现在云顶亮温低于-50℃的云区内,其中负地闪分布比较集中,且偏向云顶亮温水平梯度大的一边,而正地闪则分布比较分散。地闪主要发生在大于40 dBz的区域内,负地闪通常簇集在强回波区(大于50 dBz)或邻近区域,有时密集的正地闪也出现在强回波区或临近区域,但稀疏的正地闪通常发生在强回波外围10-30 dBz的范围内,属于稳定性降水区。结合地面降雹观测资料发现降雹发生在正地闪比较活跃的阶段,正地闪频数峰值略微超前降雹时刻。比较密集的正地闪发生,通常预示着强对流天气(如冰雹、大风等)的发生。强雷暴在发展旺盛阶段通常表现的低地闪频数,可能是由“电荷抬升机制”造成的。

关键词：雹暴闪电回波强度亮温分布特征

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一次中尺度雷暴大风过程的闪电特征分析

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气象 2010年第4期36卷 68-74页

作者：冯桂力王俊牟容刘冬霞山东省气象科学研究所济南250031 山东省人民政府人工影响天气办公室济南250031 重庆市气象台重庆401147 中国科学院大气物理研究所北京100029

2005年6月21日山东北部出现了一次中尺度对流系统,并伴有地面灾害性大风。作者综合闪电定位资料、雷达和卫星资料详细分析了这次中尺度对流系统的闪电活动特征,结果表明,在系统初始发展阶段地闪频数快速增加.成熟阶段地闪频数一直较高,... 详细信息

2005年6月21日山东北部出现了一次中尺度对流系统,并伴有地面灾害性大风。作者综合闪电定位资料、雷达和卫星资料详细分析了这次中尺度对流系统的闪电活动特征,结果表明,在系统初始发展阶段地闪频数快速增加.成熟阶段地闪频数一直较高,且都在20次/5 min以上,在减弱消散阶段,正地闪比例超过负地闪。负地闪多发生在对流降水区,而正地闪则对应于稳定的层状云降水区。逐小时地闪次数峰值滞后于云顶最低温度峰值,小于-50℃的冷云覆盖面积峰值滞后于地闪次数峰值。这次地面大风主要是较强下沉气流底部外流造成的,利用WINDEX计算的地面最大风速潜势与观测的阵风值非常接近。地面大风阶段对应着剧烈的闪电活动,地闪频数的跃增略提前于地面强风发生时间,这对灾害性天气过程的监测预警具有一定的参考价值。

关键词：中尺度对流系统地闪灾害性大风多普勒雷达

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两种垂直累积液态含水量产品的应用对比分析

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气象 2006年第10期32卷 34-40页

作者：吴书君王凤娇刘昭武冯桂利山东滨州市气象局 256612 山东省气象科学研究所

结合雷达体扫工作模式以及风暴单体垂直结构分布,利用CINRAD气象产品软件包提供的基于单体和格点的VIL产品,对滨州SC雷达监测到的几例强对流风暴单体个例进行分析发现,两种VIL产品的变化趋势基本与风暴变化同步,对灾害性天气发生的预警... 详细信息

结合雷达体扫工作模式以及风暴单体垂直结构分布,利用CINRAD气象产品软件包提供的基于单体和格点的VIL产品,对滨州SC雷达监测到的几例强对流风暴单体个例进行分析发现,两种VIL产品的变化趋势基本与风暴变化同步,对灾害性天气发生的预警具有较好的指示意义;一般情况下,基于单体的VIL数值大于基于格点的VIL数值,尤其是发展成熟、孤立的强风暴单体表现更加明显,可以作为判断风暴单体强度的定性指标;对于多单体风暴,由于风暴质心识别等因素会造成VIL数值误差增大,而雷达体扫模式的限制可能造成VIL数值失真。

关键词：风暴单体基于单体的VIL 基于格点的VIL

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冰雹云形成发展与闪电演变特征分析

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气象 2001年第3期27卷 33-37,45页

作者：冯桂力边道相刘洪鹏山义昌山东省气象科学研究所济南250031 山东省潍坊市气象局

1998年 4月 2 3日下午在中尺度对流系统 (MCS)的影响下 ,山东潍坊地区出现了一次大范围的冰雹强对流天气。应用闪电定位系统、卫星和雷达观测资料 ,研究了这次降雹过程形成和发展不同阶段闪电的变化特征。分析发现 :雹云在形成发展和减... 详细信息

1998年 4月 2 3日下午在中尺度对流系统 (MCS)的影响下 ,山东潍坊地区出现了一次大范围的冰雹强对流天气。应用闪电定位系统、卫星和雷达观测资料 ,研究了这次降雹过程形成和发展不同阶段闪电的变化特征。分析发现 :雹云在形成发展和减弱消亡阶段 ,每 5分钟闪电频数低于 2 0次 ,且正闪电频数明显低于负闪电 ;雹云在成熟阶段 ,闪电频数每 5分钟平均值大于 2 0次 ,且正、负闪电频数相当 ,而在强降雹前短时会出现正闪电频数超过负闪电现象。此外还发现 ,在降雹前 2 0～ 30分钟闪电频数有跃增现象 ,其增加速率和降雹强度呈正相关关系 ,降雹的起始时刻与总闪电和负闪电每 5分钟频数出现极大值的时刻有明显的一致性。

关键词：闪电频数冰雹云中尺度对流系统 MCS 过程分析形成过程

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山东一次典型持续冰雹过程的闪电活动和雷达特征分析

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海洋气象学报 2024年第1期44卷 24-38页

作者：冯桂力侯淑梅张骞邓猛山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南250031 山东省气象科学研究所山东济南250031 长岛国家气候观象台山东长岛265800 山东省气象台山东济南250031 山东省气象工程技术中心山东济南250031

2020年6月1日下午至夜间,山东部分地区出现降雹天气,利用卫星和雷达以及闪电探测资料详细分析此次降雹过程的闪电和雷达参量特征。结果表明:(1)鲁北和鲁中雹暴闪电活动的主要差异为:鲁中雹暴的对流强度强于鲁北雹暴,其正地闪比例和正地... 详细信息

2020年6月1日下午至夜间,山东部分地区出现降雹天气,利用卫星和雷达以及闪电探测资料详细分析此次降雹过程的闪电和雷达参量特征。结果表明:(1)鲁北和鲁中雹暴闪电活动的主要差异为:鲁中雹暴的对流强度强于鲁北雹暴,其正地闪比例和正地闪平均强度明显高于鲁北雹暴。其相同特征为:在开始阶段正地闪比例和云闪占总闪电的比例较高;在地面降雹开始之前总闪电频数均出现跃增,其峰值提前降雹6~18 min,同时云闪表现更加活跃;地面出现降雹之后,云闪频数快速下降,地闪占总闪电比增加,甚至超过50%。(2)雹暴的闪电活动均发生在云顶温度小于-50℃的云区内,且密集出现在云顶温度小于-60℃的范围内。闪电主要发生在30 dBZ以上回波区域,密集的云闪对应强对流区,表明云内垂直运动剧烈。负地闪与差分相移率KDP>0.5 (°)·km-1和差分反射率ZDR>2.0 dB的区域对应关系非常一致,表明负地闪与强降水区密切相关。雹暴回波穹隆区的ZDR值较高、零滞后相关系数(Cc)值较低,很好地指示了上升气流区。较高的水平反射率因子(ZH)和较低的Cc以及较低的ZDR区域对应冰雹粒子区域。闪电很好地对应于云内霰、湿雪、冰雹、干雪等大的冰相粒子区。(3)0℃以上ZDR≥1.0 dB的体积、ZH≥30 dBZ的体积、ZH≥30 dBZ的冰水含量与总闪电频数的时间演变趋势基本一致,其与总闪电频数的相关系数分别为0.756、0.780和0.710,进一步证实大的冰相粒子在起电过程中发挥着主导作用。

关键词：双偏振雷达特征雹暴总闪电观测分析

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雷暴天气过程中降水结构与闪电活动特征个例研究

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气象科技 2014年第5期42卷 865-873页

作者：苏科学冯桂力李波兰四川省气象台成都610072 山东省雷电防护与技术中心济南250031 成都信息工程学院大气科学学院成都610225

为深入分析四川雷暴天气过程中降水和闪电活动特征,运用统计与对比方法,对四川东南部一次雷暴过程中闪电活动及降水结构之间的特征进行研究。结果表明,强降水易发生在低层辐合,高层辐散的流场中,局部地区最大降水强度发生在2~5km高度。... 详细信息

为深入分析四川雷暴天气过程中降水和闪电活动特征,运用统计与对比方法,对四川东南部一次雷暴过程中闪电活动及降水结构之间的特征进行研究。结果表明,强降水易发生在低层辐合,高层辐散的流场中,局部地区最大降水强度发生在2~5km高度。降水开始1h后,地闪频数达到最高,地闪主要以负地闪为主,正地闪不活跃。对闪电活动与亮温分布关系知,闪电活动主要发生在低于220K降水云内,闪电活动发生的区域与降水落区一致。对总闪与地闪的分布知,负地闪主要分布在总闪的外围。通过对四川雷暴过程的研究,对雷暴预报有一定的指导意义。

关键词：雷暴降水地闪 TRMM卫星

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Lightning activity and precipitation structure of hailstorms

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Science China Earth Sciences 2007年第4期50卷 629-639页

作者： feng guili1,2, QIE XiuShu3,1, YUAN Tie1 & NIU ShuZhen4 1 Laboratory of Lightning and Thunderstorm, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China 2 Shandong Research Institute of Meteorology, Jinan 250031, China 3 Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China 4 The Meteorological Observatory of Henan Province, Zhengzhou 450003, China 1. Laboratory of Lightning and Thunderstorm Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000 China 2. Shandong Research Institute of Meteorology Jinan 250031 China 3. Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 China 4. The Meteorological Observatory of Henan Province Zhengzhou 450003 China

By using the cloud-to-ground (CG) lightning location data from the lightning detection network of He- nan Province, surface Doppler radar data and standard orbit data of PR, TMI and LIS on TRMM satellite, the spatial and temporal characteristics of CG lightning flashes in 10 severe hailstorms are analyzed. The results show that the percentage of +CG lightning in these hailstorms is high with an average value of 45.5%. There is a distinct increase in CG flash rate during the rapid development stage of hailstorms. The hailstone falling corresponds to an active positive flash period, and the increase of +CG flash rate is generally accompanied with a decrease of –CG flash rate. The flash rate declines rapidly during the dissipating stage of hailstorms. The precipitation structure and lightning activity in two typical hail- storms are studied in detail. It is found that strong convective cells with reflectivity greater than 30dBZ mainly are situated in the front region of hailstorms, whereas the trailing stratiform region is in the rear part of the hailstorms. The maximum heights of echo top are higher than 14 km. Convective rain con- tributes much more rainfall to the total than stratiform rain, and the convective rain takes about 85% and 97% of the total in the two cases, respectively. Total lightning in the hailstorms is very active with the flash rate up to 183 fl/min and 55 fl/min, respectively. The results also indicate that most lightning flashes occurred in the echo region greater than 30 dBZ and its immediate periphery. The probability of lightning occurrence is 20 times higher in the convective region than in the stratiform region. The result suggests that the lightning information is helpful to the identification of convective rain region. The linear relationship between flash rate and ice water content is disclosed primarily.

关键词： total lightning activity positive CG lightning hailstorm convective rain ice water content

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