ISSN 1004-4965

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地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究

姜苏麟 王振会 刘超 雷连发 潘赟 李青 张义军 吕伟涛 陈绍东 卢建平

姜苏麟, 王振会, 刘超, 雷连发, 潘赟, 李青, 张义军, 吕伟涛, 陈绍东, 卢建平. 地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究[J]. 热带气象学报, 2023, 39(4): 497-506. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.045
引用本文: 姜苏麟, 王振会, 刘超, 雷连发, 潘赟, 李青, 张义军, 吕伟涛, 陈绍东, 卢建平. 地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究[J]. 热带气象学报, 2023, 39(4): 497-506. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.045
JIANG Sulin, WANG Zhenhui, LIU Chao, LEI Lianfa, PAN Yun, LI Qing, ZHANG Yijun, LYU Weitao, CHEN Shaodong, LU Jianping. REMOTE SENSING OF ARTIFICIALLY TRIGGERED LIGHTNING WITH GROUND-BASED MICROWAVE RADIOMETER[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(4): 497-506. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.045
Citation: JIANG Sulin, WANG Zhenhui, LIU Chao, LEI Lianfa, PAN Yun, LI Qing, ZHANG Yijun, LYU Weitao, CHEN Shaodong, LU Jianping. REMOTE SENSING OF ARTIFICIALLY TRIGGERED LIGHTNING WITH GROUND-BASED MICROWAVE RADIOMETER[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(4): 497-506. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.045

地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.045
基金项目: 

国家自然科学基金 41675028

国家重点研发计划 2017YFC1501501

中国气象科学研究院基础研究基金 2018Z003

江苏省研究生科研与实践创新计划项目 KYCX19_1030

江苏高校优势学科建设工程资助项目 PAPD

详细信息
    通讯作者:

    姜苏麟,女,江苏省人,博士,主要从事大气探测与遥感研究。E-mail:892125940@qq.com

  • 中图分类号: P407.7

REMOTE SENSING OF ARTIFICIALLY TRIGGERED LIGHTNING WITH GROUND-BASED MICROWAVE RADIOMETER

  • 摘要: 为了深入研究雷电产生的微波热辐射特征,从2016年初夏开始利用地基微波辐射计在中国气象局雷电野外科学实验基地开展了连续4年的观测实验,根据雷电热效应的特征,制定了观测方案,并为地基微波辐射计设置了“引雷观测模式”。结果表明,地基微波辐射计具有对雷电热效应产生响应的能力。2017—2019年,辐射计一共成功捕获了30次人工触发闪电,观测效率逐年增长,平均为71.4 %;微波亮温脉冲幅度的最大值约125 K。结合其中28次触发事件的雷电流数据,分析了亮温脉冲幅度和雷电流积分量之间的相关性,并发现了最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在指数关系。根据亮温观测数据估算了雷电热效应的持续时间,平均约0.5 s,其中25次触发事件的雷电流热效应持续时间与雷电流持续时间变化较为一致,相关系数约0.73。

     

  • 图  1  地基微波辐射计的安装位置示意[50]

    a. 实验地点(B);b. 引雷场(C), 控制室(D)和地基微波辐射计(E);c. 引雷场;d.控制室;e. 地基微波辐射计。

    图  2  辐射计遥感人工触发闪电示意

    图  3  4次人工触发闪电事件中闪电电流、亮温脉冲的脉冲幅度(Tba)、雷电流作用积分(I)和电荷量(Q)的时间序列图[52]

    a. 2017/07/10 15:07:22.368;b. 2018/07/07 16:25:39.622;c. 2018/06/26 11:48:18.580;d.2019/06/11 13:14:31.312。

    图  4  2017—2019年总电流作用积分与最大亮温脉冲幅度关系

    图  5  雷电热效应持续时间的估算个例

    (2018/06/26 11:48:18.580)

    图  6  2017—2019年28次人工触发闪电事件的雷电热效应持续时间与雷电流持续时间对比

    表  1  2017—2019年引雷观测模式下辐射计的工作参数

    年份 日期 采样脉冲宽度(s) 观测频率
    (GHz)
    仰角(°) 目的
    单频 地面气象要素
    2017 06/03-06/16 0.15 2.4 22.5; 30; 51.25; 56.66 30 1、寻求最佳仰角与最佳观测频率;
    2、提高时间分辨率
    06/16 0.17 0.19 26.235; 30; 51.25; 56.66 66
    06/16-07/16 0.17 0.19 28; 30; 51.25; 51.75 73.5
    2018 05/26-07/26 0.15 0.17 30 30 1、进一步提高时间分辨率;
    2、减小地面气象要素采样频次及影响
    2019 06/04-07/07 0.15 0.17 26.235;30 30 获取闪电距离信息[48]
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    表  2  2017—2019年辐射计的观测效率

    年份 成功触发事件次数 辐射计产生响应的事件次数 辐射计观测效率(%)
    2017 11 7 63.6
    2018 13 9 69.2
    2019 18 14 77.8
    2017—2019 42 30 71.4
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    表  3  2017—2019年亮温脉冲的脉冲幅度统计表

    年份 最大亮温脉冲幅度(K) 平均亮温脉冲幅度(K) 总电流作用积分的平均值(A2s)
    2017 73.8 12.2 42341
    2018 125.4 29.8 42590
    2019 48.9 8.8 27317
    2017—2019 82.4 16.9 37416
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-07
  • 修回日期:  2023-06-28
  • 网络出版日期:  2023-10-24
  • 刊出日期:  2023-08-20

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