ISSN 1004-4965

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基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征

王学良 成勤 王清龙 余田野 张科杰 赵涛

王学良, 成勤, 王清龙, 余田野, 张科杰, 赵涛. 基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 309-319. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.029
引用本文: 王学良, 成勤, 王清龙, 余田野, 张科杰, 赵涛. 基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征[J]. 热带气象学报, 2021, 37(3): 309-319. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.029
WANG Xue-liang, CHENG Qin, WANG Qing-long, YU Tian-ye, ZHANG Ke-jie, ZHAO Tao. THE DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF MULTIPLE STROKES OF CLOUD-TO-GROUND LIGHTNING AND THEIR LIGHTNING CURRENT MAGNITUDE BASED ON LLS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 309-319. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.029
Citation: WANG Xue-liang, CHENG Qin, WANG Qing-long, YU Tian-ye, ZHANG Ke-jie, ZHAO Tao. THE DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF MULTIPLE STROKES OF CLOUD-TO-GROUND LIGHTNING AND THEIR LIGHTNING CURRENT MAGNITUDE BASED ON LLS[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(3): 309-319. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.029

基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.029
基金项目: 

湖北省气象局科技发展基金 2020Q11

湖北省防雷中心科研基金 FL-Z-2019001

详细信息
    通讯作者:

    王学良, 男, 湖北省人, 研究员级高级工程师, 从事雷电气候及防护技术研究等工作。E-mail: wxlhbfl@163.com

  • 中图分类号: P427.3

THE DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF MULTIPLE STROKES OF CLOUD-TO-GROUND LIGHTNING AND THEIR LIGHTNING CURRENT MAGNITUDE BASED ON LLS

  • 摘要: 为进一步研究多回击地闪参数分布特征, 以便为雷电防护工程设计和雷电物理研究提供参考, 根据湖北省雷电定位系统(LLS)2007年1月—2018年12月监测资料, 采用计算机编程处理和数理统计方法, 对多回击地闪次数、多重回击次数和不同类型多回击地闪雷电流幅值等参数进行了统计分析。结果表明: 多回击正地闪、负地闪和总地闪次数占其地闪总数的百分比分别为2.06%、34.76%和32.64%, 多重回击次数分别占其回击总数的0.01%、0.42%和0.40%, 多回击负地闪回击次数占多回击总地闪回击总数的99.69%。首次回击强度大于后续回击强度的多回击正地闪和负地闪分别占多回击地闪总数的82.52%和57.87%;在多回击地闪后续回击中, 正地闪约有9%的后续回击强度大于首次回击强度, 负地闪约有20%的后续回击强度大于首次回击强度。多回击正地闪和负地闪中值电流分别为59.30 kA和35.10 kA, 首次回击分别为90.90 kA和40.00 kA, 后续回击中分别为43.90 kA和33.00 kA。首次回击中, 多回击正地闪和负地闪雷电流幅值大于100 kA的累积概率分别为44.06%和4.64%, 首次回击强度大于后续回击强度的多回击正地闪和负地闪雷电流幅值大于100 kA的累积概率最大分别为52.21%和7.94%;后续回击中, 多回击正地闪和负地闪雷电流幅值小于等于40 kA的累积概率分别为41.80%和69.92%, 首次回击强度大于后续回击强度的多回击负地闪, 雷电流幅值小于等于40 kA的累积概率最大为77.71%。多回击正地闪和负地闪后续回击与首次回击中值电流的比值分别为0.48和0.83。拟合得出的不同类型的多回击正地闪和负地闪雷电流幅值累积概率公式, 拟合效果显著; 拟合公式中a值附近的雷电流幅值累积概率与b值呈显著正相关关系。

     

  • 图  1  2007—2018年S型多回击负地闪百分比随地闪回击次数的变化

    图  2  全回击不同类型多回击负地闪中值电流随回击次数变化

    图  3  不同类型多回击负地闪首次回击中值电流随回击次数变化

    图  4  不同类型多回击负地闪后续回击中值电流随回击次数变化

    表  1  2007—2018年多回击正地闪、负地闪和总地闪次数及其百分比随回击次数变化

    回击次数 多回击正地闪次数 多回击负地闪次数 多回击总地闪次数 多回击地闪次数占其地闪总数的百分比/% 多回击地闪次数占其多回击地闪总数的百分比/%
    正地闪 负地闪 总地闪 正地闪 负地闪 总地闪
    2 2 610 384 619 387 229 2.01 20.55 19.35 97.28 59.12 59.28
    3 66 148 196 148 262 0.05 7.92 7.41 2.46 22.78 22.70
    4 7 65 006 65 013 0.01 3.47 3.25 0.26 9.99 9.95
    5 0 29 949 29 949 0.00 1.60 1.50 0.00 4.60 4.58
    6 0 13 172 13 172 0.00 0.70 0.66 0.00 2.02 2.02
    7 0 5 737 5 737 0.00 0.31 0.29 0.00 0.88 0.88
    8 0 2 402 2 402 0.00 0.13 0.12 0.00 0.37 0.37
    9 0 922 922 0.00 0.05 0.05 0.00 0.14 0.14
    10 0 350 350 0.00 0.02 0.02 0.00 0.05 0.05
    11 0 140 140 0.00 0.01 0.01 0.00 0.02 0.02
    12 0 42 42 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01
    13 0 11 11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    14 0 4 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    15 0 2 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    16 0 1 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
    合计 2 683 650 553 653 236 2.06 34.76 32.64 100.00 100.00 100.00
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    表  2  2007—2018年负地闪和总地闪多重回击次数及其百分比随回击次数变化

    回击次数 后续回击次数/次 多重回击次数/次 多重回击次数占其地闪回击总次数的百分比/% 多重回击次数占其后续回击次数的百分比/%
    负地闪 负地闪 总地闪 负地闪 总地闪 负地闪 总地闪
    2 384 619 4 415 4 426 0.15 0.14 1.15 1.14
    3 296 392 3 280 3 280 0.11 0.10 1.11 1.11
    4 195 018 2 135 2 135 0.07 0.07 1.09 1.09
    5 119 796 1 275 1 275 0.04 0.04 1.06 1.06
    6 65 860 729 729 0.02 0.02 1.11 1.11
    7 34 422 372 372 0.01 0.01 1.08 1.08
    8 16 814 193 193 0.01 0.01 1.15 1.15
    9 7 376 74 74 0.00 0.00 1.00 1.00
    10 3 150 32 32 0.00 0.00 1.02 1.02
    11 1 400 13 13 0.00 0.00 0.93 0.93
    合计 1 124 847 12 518 12 529 0.42 0.40 1.11(平均) 1.11(平均)
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    表  3  2007—2018年不同类型的多回击地闪次数、回击次数及其百分比分布

    项目 T型多回击地闪 F型多回击地闪 S型多回击地闪 后续回击强度大于首次
    地闪总数/次 回击总数/次 次数/次 占其地闪总数百分比/% 次数/次 占其地闪总数百分比/% 次数/次 占其回击总数百分比/%
    正地闪 2 683 5 446 2 214 82.52 469 17.48 481 8.83
    负地闪 650 553 1 776 089 376 448 57.87 274 105 42.13 353 245 19.89
    总地闪 653 236 1 781 535 378 662 57.97 274 574 42.03 353 726 19.86
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    表  4  2007—2018年不同多回击地闪、回击类型雷电流幅值累积概率(%)

    地闪极性 雷电流幅值/kA 全回击 首次回击 后续回击
    F型 S型 T型 F型 S型 T型 F型 S型 T型
    正地闪 > 100 27.65 12.38 24.95 52.21 5.54 44.06 3.70 18.90 6.41
    > 150 10.64 3.54 9.38 21.05 1.28 17.59 0.48 5.69 1.41
    > 200 3.26 0.94 2.85 6.55 0.00 5.40 0.04 1.83 0.36
    ≤40 25.86 36.63 27.76 5.56 49.89 13.31 45.66 23.98 41.80
    负地闪 > 100 3.07 0.57 1.97 7.94 0.11 4.64 0.11 0.82 0.43
    > 150 0.63 0.05 0.37 1.66 0.01 0.96 0.01 0.07 0.03
    > 200 0.14 0.01 0.08 0.37 < 0.01 0.22 < 0.01 0.01 0.01
    ≤40 60.07 66.01 62.68 31.01 76.42 50.15 77.71 60.37 69.92
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    表  5  2007—2018年不同多回击地闪、回击类型雷电流幅值累积概率拟合公式中的ab参数值

    地闪极性 拟合公式
    ab参数值
    全回击 首次回击 后续回击
    F型 S型 T型 F型 S型 T型 F型 S型 T型
    正地闪 a 62.01 50.12 59.24 103.83 40.07 90.56 41.94 60.33 43.97
    b 2.52 3.13 2.58 3.31 3.39 2.88 4.15 3.22 3.61
    负地闪 a 35.92 34.27 35.08 49.11 31.52 39.94 30.90 36.19 33.04
    b 3.86 5.07 4.14 4.02 5.90 3.79 5.85 4.95 5.15
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-17
  • 修回日期:  2021-03-18
  • 网络出版日期:  2021-09-27
  • 刊出日期:  2021-06-01

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