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《第七次全国动力气象学术会议论文摘要》 2009年
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雷暴天气生成的物理机制研究

陈连友  张宝贵  李宗涛  
【摘要】:根据历史资料、常规天气图、卫星云图、多普勒天气雷达、闪电探测仪监测到的雷暴天气和一次雷暴灾害天气过程资料。对出现雷暴灾害的物理成因,电荷结构、闪电出现频率、闪电放电轨迹分布特征、闪电活动频次、闪电频次高峰期,雷达强度、速度回波的PPI图像和垂直剖面,进行了分析。揭示出:雷暴形成的物理机制与地理磁场分布、下垫面、天气系统的移动方向、速度和对流运动。当云团沿经向移动时不会产生雷暴天气,沿纬向移动时产生雷暴的可能性大;当云团移经磁场分布较强的山区、矿山产生雷暴的可能性大;产生雷暴天气的根本原因是:云团与地磁场的磁感线相交,切割磁力线,"制造"了电荷,强对流是制造雷暴的动力条件之一。传统的天气学理论认为:雷雨天气是由于不稳定对流运动形成的。不稳定对流运动的确是雷雨天气的一个必要条件,研究表明:闪电峰值滞后于单体达到其最大垂直速度且上升气流开始减弱的阶段。假定高空槽制造的对流云团湿度足够大时,就可视为一巨大的"导体",当巨大的"导体"自西向东移动且速度较快时不断切割磁力线,发生磁通量的变化。在磁场的作用下,在云团的顶部和底部产生正电荷和负电荷。当带有正(负)电荷的对流云团中,强烈的上升和下沉气流作对流运动时,使云中随机分布的正负电荷呈现有序排列,在云中形成许多正电荷区和负电荷区。电荷区形成后,上升气流携带低层的负电荷与高层的正电荷相撞,产生云中闪或雷电,出现下沉气流的时候,携带高层的正电荷与低层的负电荷相撞产生地闪或雷电。对流运动导致了正(负)电荷不稳定或相撞,产生雷击或放电现象。雷电的形成与云团移动的方向、速度、对流运动有关,同时也与云团切割磁感线而导致磁通量的变化有关。根据河北省气候中心,整编的1974~2006年142个常规观测站雷暴灾情库资料和95年4月~2000年3月卫星闪电资料:燕山山脉、太行山脉雷电出现频率多于平原。另外,山区雷电出现的频率与矿山分布有关,特别是铁矿矿区雷电天气明显偏多,显然,这与矿区地磁场分布较强有关,例如:秦皇岛市的青龙县年平均雷暴次数比沿海地区多19次,邯郸市雷暴次数最多的县在铁矿矿区涉县。

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