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高建筑物雷电光谱校正对通道温度反演的影响 被引量：2
1
作者 王雪娟 化乐彦 +7 位作者 王炳浩 许伟群 吕伟涛 陈绿文 武斌 齐奇 马颖 杨静 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期493-501,共9页
雷电光谱强度因受到大气衰减特性、光栅响应特性以及相机光电响应特性等影响,导致光谱定量分析中通道温度的反演存在误差。以1次高建筑物雷电回击光谱为例,考虑相机和光栅的仪器响应对其进行校正,对比校正前后的光谱结构和谱线强度,并... 雷电光谱强度因受到大气衰减特性、光栅响应特性以及相机光电响应特性等影响,导致光谱定量分析中通道温度的反演存在误差。以1次高建筑物雷电回击光谱为例,考虑相机和光栅的仪器响应对其进行校正,对比校正前后的光谱结构和谱线强度,并基于多谱线法利用1次电离的氮离子(NII)和中性氧原子(OI)谱线反演通道温度,分析光谱校正对通道温度反演的影响。结果显示:光谱校正后离子和中性原子谱线强度均明显增强,尤其可见光区域的连续谱强度明显增强,导致其谱线结构变化显著,而近红外区域的谱线结构变化不显著。利用校正后可见光区域的NII谱线和近红外区域的OI谱线反演通道温度时,线性拟合的决定系数均增大,反演准确度均得到提升。NII和OI谱线反演的通道温度平均值相比校正前分别降低4660 K和上升1540 K,且由OI谱线反演的通道温度低于由NII谱线反演的温度,说明它们分别对应雷电放电通道径向的不同区域。 展开更多
关键词 高建筑物雷电 光谱校正 多谱线法 温度
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多上行先导模型先导传播速率比优化及模拟研究 被引量：3
2
作者 王雪雯 谭涌波 +1 位作者 林雨荷 吴萌 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期237-246,共10页
下行先导与上行先导的相对速率比可能是闪电连接过程的关键因子之一,随机闪电连接模式中先导相对传播速率比不能准确描述下行与上行先导的相对传播距离比值。考虑到光学观测事实及雷暴电场环境,在已有多上行先导三维随机参数化方案的基... 下行先导与上行先导的相对速率比可能是闪电连接过程的关键因子之一,随机闪电连接模式中先导相对传播速率比不能准确描述下行与上行先导的相对传播距离比值。考虑到光学观测事实及雷暴电场环境,在已有多上行先导三维随机参数化方案的基础上对下行负地闪开展模拟,改进背景电场模块设置,并植入下行负先导与上行正先导相对传播速率模块,以先导传播距离为依据设置先导相对传播速率。将改进后的模型应用于平顶单建筑物触发多上行先导现象的模拟,与改进前相比,该模型的闪击距、上行先导长度等参数与自然闪电一致性更好;在此基础上对发生在广州珠江新城高建筑物群上的地闪连接过程进行模拟,改进后的模型能够较好还原复杂建筑物群的闪电发生规律。城市建筑物群的雷击特征参量主要由各个建筑物的形状特征、相对位置以及相对高度等因素所决定,但仍有特殊事件发生,当下行先导的某一分支与建筑物空间距离临近时,会在建筑物顶部起始上行先导并连接。 展开更多
关键词 先导速率 建筑物群 多上行先导 连接过程 数值模拟
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双层均匀口袋电荷模型下闪电起放电特征的数值模拟研究
3
作者 罗林洁 谭涌波 郑天雪 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期1059-1071,共13页
大量基于观测的研究认为闪电通道的延展尺度与电荷的分布形态息息相关,强对流区频繁始发的小尺度闪电对应雷暴云内的背景电荷很有可能为“口袋电荷”的分布模式。为验证口袋电荷背景下能形成此类云闪并给出该电荷背景下闪电起、放电的... 大量基于观测的研究认为闪电通道的延展尺度与电荷的分布形态息息相关,强对流区频繁始发的小尺度闪电对应雷暴云内的背景电荷很有可能为“口袋电荷”的分布模式。为验证口袋电荷背景下能形成此类云闪并给出该电荷背景下闪电起、放电的一般规律,本研究将闪电放电参数化方案植入到双层均匀口袋电荷模型中开展了大量随机模拟试验。模拟过程中固定了电荷区的总尺度,通过改变电荷对数进行探讨,着重讨论各电荷背景下闪电起始和放电行为的异同。模拟结果表明:(1)随着电荷对数的增加,闪电启动需要的电荷浓度和电荷总量均增加。(2)小电荷区的水平垂直尺度比是影响闪电起始行为的关键因子,除此之外各电荷背景下闪电起始位置和启动概率在水平、垂直方向上的差异还与多对电荷的空间配置关系和逃逸击穿阈值有关。(3)闪电的水平、垂直范围和面积均与小电荷区的尺度息息相关,小电荷区的几何特征限制了闪电的空间特征。(4)电荷区的分布也显著影响着闪电的发展形态,各电荷背景下闪电初始先导角度的分布范围和集中区域有所差异。相较于电荷区倾向于为扁平椭圆形的情况,当电荷区垂直与水平尺度相等时,初始先导角度变化范围明显增大,水平发展的个例明显增多。 展开更多
关键词 数值模拟 小尺度闪电 电荷分布模式 口袋电荷 起始位置 闪电面积
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不同极性下行地闪通道光学二维形态特征差异
4
作者 梅吉 吕伟涛 +6 位作者 齐奇 许伟群 武斌 马颖 刘恒毅 陈绿文 张阳 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期90-98,共9页
基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪... 基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪分形维数的平均值为1.21;为进一步对比它们的形态差异,分析分叉数量、回击通道转折次数和倾斜程度发现,下行负地闪通道分叉较多,平均值为35,而下行正地闪个例中有76%(19/25)仅观测到回击通道,无其他分叉;对于两者的回击通道,下行正、负地闪回击通道的倾斜程度及发展方向转折次数相差较为显著,正地闪回击通道倾斜程度的平均值接近于负地闪回击通道倾斜程度平均值的2倍,而负地闪回击通道的发展方向转折次数约为正地闪的4倍。 展开更多
关键词 下行地闪 不同极性 闪电通道 形态特征
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建筑物斜坡角度对稳定上行先导起始影响
5
作者 郭秀峰 赵念 +4 位作者 高玥 章玲 汪兆霞 赵宇彬 张贺 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期692-703,共12页
建筑物斜坡角度(顶角)对上行先导的始发具有重要影响。该文基于已建立的三维变网格先导模型,模拟斜坡型高建筑物雷击过程,讨论斜坡角度在不同建筑物高度和雷电流峰值下,对稳定上行先导始发的影响程度和规律。研究表明:当雷电流峰值相同... 建筑物斜坡角度(顶角)对上行先导的始发具有重要影响。该文基于已建立的三维变网格先导模型,模拟斜坡型高建筑物雷击过程,讨论斜坡角度在不同建筑物高度和雷电流峰值下,对稳定上行先导始发的影响程度和规律。研究表明:当雷电流峰值相同时,建筑物高度越小宽度越宽,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响越大,先导始发越困难。当建筑物高度相同时,雷电流峰值越小,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响越大。斜坡角度对稳定上行先导起始的影响会随着建筑物高度和雷电流峰值的增加而减小。通过将斜坡角度对稳定上行先导起始的影响作为因变量,斜坡角度、建筑物高度以及雷电流峰值作为自变量进行多元线性回归分析,得到对上行先导的影响程度:雷电流峰值最大,斜坡角度次之,建筑物高度最小。在常见的建筑物高度(100 m以下)和雷电流峰值(小于40 kA)下,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响不可忽略(大于23.32%),但在建筑物高度较高(500 m以上)且雷电流峰值较大(大于100 kA)情况下,斜坡角度对稳定上行先导起始的影响相对较小(小于15.88%)。 展开更多
关键词 斜坡型建筑物 斜坡角度 上行先导 数值模拟
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一次上行闪电中先导二维和三维发展特征的差异 被引量：8
6
作者 关雨侬 吕伟涛 +5 位作者 齐奇 武斌 马颖 陈绿文 刘恒毅 张义军 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期598-607,共10页
基于高时空分辨率的广州高建筑物雷电观测站双站(观测点1和观测点2)同步观测资料,对比分析2019年4月20日05:12(世界时)发生在广州塔上的一次上行闪电的先导二维和三维发展特征。分析表明:该上行闪电可三维重建的上行先导通道发展长度约... 基于高时空分辨率的广州高建筑物雷电观测站双站(观测点1和观测点2)同步观测资料,对比分析2019年4月20日05:12(世界时)发生在广州塔上的一次上行闪电的先导二维和三维发展特征。分析表明:该上行闪电可三维重建的上行先导通道发展长度约为5.4 km,是对应两个观测点二维通道长度的1.5倍和1.38倍;由观测点1的高速摄像记录分析得到的上行先导二维发展速率变化范围为1.8×10^(4)~4.5×10^(5)m·s^(-1)(平均值为1.8×10^(5)m·s^(-1));对应的上行先导三维发展速率变化范围为3.8×10^(4)~7.2×10^(5)m·s^(-1)(平均值为2.8×10^(5)m·s^(-1));三维和二维发展速率之比变化范围为1~4.7,平均值为1.5;上行先导始发后10 ms内,三维与二维发展速率的变化趋势大致相同,均随高度增加而逐渐加快;10 ms后二维发展速率明显降低,平均值仅为10 ms内的42%,且随时间变化较小。而10 ms后的三维发展速率平均值为10 ms内的77%,随时间呈明显的不规则波动变化;先导通道与观测点间的距离以及通道发展方向与观测点视线方向的夹角是造成上行先导二维和三维发展速率差异的主要因素。 展开更多
关键词 上行闪电 双站光学观测 通道三维重建 三维发展特征 特征差异
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一次触发闪电金属汽化通道的亮度与电流特征 被引量：3
7
作者 许伟群 吕伟涛 +6 位作者 齐奇 樊艳峰 陈绿文 武斌 王雪娟 马颖 夏登城 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期739-748,共10页
2022年夏季在广州从化人工引雷试验场的一次触发闪电过程中,获取了近距离的高分辨率图像、通道底部电流波形和高速摄像数据。此次触发闪电的高分辨率图像清晰展现了多回击过程金属汽化通道段的空间位移,汽化通道在连续电流过程中呈现类... 2022年夏季在广州从化人工引雷试验场的一次触发闪电过程中,获取了近距离的高分辨率图像、通道底部电流波形和高速摄像数据。此次触发闪电的高分辨率图像清晰展现了多回击过程金属汽化通道段的空间位移,汽化通道在连续电流过程中呈现类似火焰的发光特征。结合高速摄像与通道底部电流数据,研究回击与连续电流过程中金属汽化通道段亮度与电流强度的相关性,结果表明:相比于回击峰值电流,其平方与回击峰值亮度的相关性更强,相关系数分别为0.940和0.955(均达到0.001显著性水平)。对于伴随长连续电流的回击过程,回击下降部分与之后连续电流过程光电线性相关性拟合的斜率有明显差异。叠加在长连续电流过程上的多个M分量脉冲亮度峰值相对于电流峰值时间滞后,较小的脉冲峰值电流对应较大的亮度峰值滞后时间。 展开更多
关键词 触发闪电 金属汽化通道 通道底部电流 通道亮度 相关性
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高建筑物对矮建筑物保护作用的三维数值模拟 被引量：3
8
作者 吴萌 谭涌波 +1 位作者 林雨荷 王雪雯 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期749-758,共10页
运用三维高分辨率随机多先导连接模型,设置高矮两座建筑物并改变其中矮建筑物的高度以及高矮两座建筑物水平距离,同时设置孤立矮建筑物进行对照,探究多先导模式下高建筑物对矮建筑物的保护作用。结果表明:高矮建筑物距离较近时,下行先... 运用三维高分辨率随机多先导连接模型,设置高矮两座建筑物并改变其中矮建筑物的高度以及高矮两座建筑物水平距离,同时设置孤立矮建筑物进行对照,探究多先导模式下高建筑物对矮建筑物的保护作用。结果表明:高矮建筑物距离较近时,下行先导的发展完全受高建筑影响;随着建筑物水平距离增加,高建筑物对先导主通道仍然存在明显吸引效应。当矮建筑物雷击概率的增长趋势出现明显减缓的分界点,此时与孤立矮建筑物的雷击概率仅相差3.6%,但单次闪电的连接过程仍存在显著差异。通过对比不同建筑物水平距离与孤立建筑物的雷击结果,高矮建筑物水平距离由400 m增至600 m,差异则从44.5%降低至22.7%。在相同高建筑物影响下,不同高度矮建筑物的雷击概率变化趋势亦存在该特征,高度为50,100,150 m和200 m的矮建筑物对应的雷击增长速率分界点的水平距离为300,450,550 m和600 m。 展开更多
关键词 空间形态 电场畸变 保护作用 数值模拟 多上行先导
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雷暴云起放电过程和雷击效应研究
9
作者 吕伟涛 祝宝友 +3 位作者 蒋如斌 郑栋 张其林 刘亚坤 《科技成果管理与研究》 2023年第10期67-68,共2页
雷电(闪电)是雷暴天气中发生的超强、超长放电现象,具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征,会引发森林火灾、油库爆炸、电力故障和交通事故等灾害,导致重大人员伤亡和财产损失,造成严重社会影响,因此被“联合国国际减灾十年”列为最严... 雷电(闪电)是雷暴天气中发生的超强、超长放电现象,具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征,会引发森林火灾、油库爆炸、电力故障和交通事故等灾害,导致重大人员伤亡和财产损失,造成严重社会影响,因此被“联合国国际减灾十年”列为最严重的十种自然灾害之一,也被中国电工委员会称为“电子时代的一大公害”。 展开更多
关键词 放电现象 雷暴云 国际减灾十年 放电过程 森林火灾 电力故障 自然灾害 强电磁辐射
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