青藏高原东北部地区不同雷暴过程电荷结构的分布特征研究

The distribution and evolution characteristic of charge structure under special thunderstorm conditions of the Qinghai-Tibet Plateau will be studied by statistical analysis integrated data on thunderstorm. The data came from the comprehensive observation on thunderstorm with four years in the northeastern of the Qinghai-Tibet Plateau by using the Three-Dimensional VHF Location System of Lightning and broadband field lightning mapping system and Dual - polarization Doppler radar. The evolution of different lightning flash with the development of thunderstorm will be statistical analyzed with combination of fast and slow electric field change. The relationship between the charge structure of thunderstorm and the lightning activity will be discussed. The cause of the form severe weather in the plateau will be studied, with the Multi- parametric echo information and conventional meteorological sounding data, to make known the form mechanism of charge structure of thunderstorm in this area. the research result not only explore the mechanism of thunderstorm charging and discharge in the Qinghai-Tibet Plateau, but also be helpful to provide valuable information for lightning protection and warning of severe weather.

本项目利用多站闪电VHF辐射源三维定位系统和宽带电场三维闪电定位系统以及双偏振多普勒雷达,对青藏高原东北部地区四年观测获取的大量雷暴过程同步综合资料进行统计分析，深入研究青藏高原地区特殊雷暴条件下电荷结构的分布及其演变特征；并结合快慢电场变化资料，统计分析雷暴发展过程中各类型闪电活动的演变规律，探讨雷暴电荷结构和各类型闪电活动之间的关系；并结合双偏振多普勒雷达回波参量和常规气象探空资料，针对强降水过程的闪电活动和雷暴电荷结构进行研究，从电荷结构角度探讨高原强雷暴灾害性天气的形成原因，揭示该地区雷暴云电荷结构的形成机制。研究结果不仅可以深入认识青藏高原雷暴云起电和放电的机理，而且可以为强雷暴灾害性天气预警和雷电防护提供科学依据。

利用高精度GPS时钟同步的闪电VHF辐射源三维定位系统和宽带电场变化三维定位系统获取的青藏高原地区雷暴过程的闪电综合资料，以及雷暴过程回波和流场资料，结合探空资料，对青藏高原东北部地区雷暴电荷结构、闪电活动，以及强降水过程雷暴进行了分析研究。在对该地区雷暴电荷结构研究中发现，该地区雷暴电荷结构呈现多样性，经常呈现反极性，正常偶极性以及三极性电荷结构，但在雷暴消散阶段，雷暴电荷结构也会呈现多层结构。对雷暴电荷结构形成多样性原因进行分析发现，主要是由于雷暴单体之间碰撞合并而造成单体原电荷结构的重新排列分布，形成了新的电荷结构。对强降水过程雷暴电荷结构分析认为，强降水拖曳作用，对电荷结构改变也有作用。利用探空资料对雷暴发展各个阶段对应不同极性电荷区进行分析，认为青藏高原地区雷暴起电区域位于反转温度层以下，正电荷区主要为带正电的霰粒子，而负电荷区为带负电的冰晶小粒子。随着雷暴发展，雷暴云内上部正电荷区主要由位于反转温度层以上的冰晶小粒子带正电形成。通过对雷暴过程闪电活动进行分析发现，该地区雷暴依照闪电类型主要分为三类，即负地闪为主的，云闪为主的，以及负地闪和云闪相当的。闪电的发生依赖于强回波区，但闪电辐射源主要分布在回波梯度变化较大的地方，云闪的发生更依赖于强回波区。通过对雷暴中闪电各类型参数统计，发现一类短时放电类型闪电，该类型闪电是该地区一类特有的闪电。对闪电初始预击穿过程脉冲簇极性和电荷结构研究发现，两者存在很好的对应性。上述研究结果在雷暴电荷结构的研究上不但有了进一步的认识，且在应用闪电VHF辐射源三维定位分析判定雷暴电荷结构方面取得了重要进展。该项目研究成果对雷电物理机制的研究也有重要的科学意义，并可应用在气象、电力、森林防火等部门的雷电灾害的监测预警中。