青藏高原雷暴與閃電 郤秀書 呂偉濤 孫竹玲 9787030822963 【台灣高等教育出版社】
物品所在地：中國大陸
原出版社：科學
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書名：青藏高原雷暴與閃電
ISBN：9787030822963
出版社：科學
著編譯者：郤秀書 呂偉濤 孫竹玲
頁數：247
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書號：1745843
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內容簡介
《青藏高原雷暴與閃電》系”第二次青藏高原綜合科學考察研究”之青藏高原強對流及閃電災害科學考察的總結性專著，由參加科考的五個單位科研人員共同撰寫。《青藏高原雷暴與閃電》共10 章，主要論述拉薩和那*外場觀測及其雷暴與閃電的物理特徵，青藏高原及周邊地區的雷暴、閃電和強閃電活動特徵，高原東部地形過渡區域和川藏鐵路沿線的閃電活動特徵，以及西藏地區的雷電災害統計等。
目錄
目錄
第1章 引言 1
1 1 青藏高原雷暴與閃電科考的目標及內容 2
1 1 1 雷暴與閃電科考的必要性 2
1 1 2 青藏高原強對流及閃電災害的科考目標 3
1 1 3 雷暴與閃電的科考內容 4
1 2 青藏高原強對流及閃電災害科考的關鍵區域 5
1 2 1 科考的關鍵區域 5
1 2 2 科考方案 5
第2章 青藏高原雷暴電學與閃電研究回顧 9
2 1 已開展觀測實驗的地點和使用的觀測設備 10
2 2 雷暴雲產生的地面電場特徵 11
2 3 高原地區雷暴雲的電荷結構 13
2 3 1 基於多站閃電電場變化的雷暴雲內電荷區反演 13
2 3 2 閃電輻射源三維定位系統與雷暴雲電荷結構 14
2 3 3 基於電場探空觀測的雷暴雲內電荷結構 17
2 3 4 高原雷暴雲特殊電荷結構的成因探討 18
2 4 高原地區的閃電放電特徵 19
2 4 1 高原地區的雲閃、地閃放電特徵 19
2 4 2 球狀閃電放電特徵 22
2 4 3 雙極性窄脈衝放電特徵 23
2 5 基於LIS/OTD衛星資料的高原雷電活動特徵研究 23
2 5 1 青藏高原的閃電時空分佈 23
2 5 2 青藏高原的閃電與環境熱動力參量和降水的關係 24
2 6 小結 25
第3章 拉薩雷暴和閃電觀測及其物理特徵 31
3 1 拉薩雷暴和閃電觀測實驗 32
3 1 1 實驗布站及儀器介紹 32
3 1 2 閃電VHF干涉定位算法的研發 34
3 2 拉薩雷暴和閃電活動特徵 37
3 2 1 閃電的統計特徵 37
3 2 2 典型雷暴的地面電場和閃電特徵 39
3 2 3 典型雷暴雲內的電荷結構特徵 41
3 3 拉薩閃電物理特徵和發展過程 45
3 3 1 地閃回擊波形的統計特徵 45
3 3 2 閃電放電特徵 48
3 3 3 正、負先導發展特徵 54
3 4 小結 57
第4章 那*雷暴的多站組網觀測和雷暴及閃電活動特徵 61
4 1 那*閃電的多站組網觀測實驗 62
4 1 1 實驗背景 62
4 1 2 站點考察和建設 63
4 1 3 LFEDA基本情況和定位原理 68
4 1 4 LFEDA系統定位性能 69
4 2 那*深對流活動特徵 70
4 2 1 深對流活動的時間分佈特徵 70
4 2 2 深對流活動的空間分佈特徵 72
4 2 3 深對流活動的垂直和水平結構特徵 73
4 3 那*及周邊地區的閃電活動特徵 77
4 3 1 那*地閃活動的時空分佈 78
4 3 2 那*閃電活動隨高度分佈 80
4 4 那*雷暴地閃頻次與雷暴結構參量關係 83
4 4 1 相關參量的說明和計算 83
4 4 2 地閃發生位置附近的雷達參量特徵 84
4 4 3 地閃頻次與雷達參量相關性分析 85
4 5 小結 88
第5章 青藏高原的雷暴活動特徵 93
5 1 資料和方法 94
5 2 青藏高原雷暴活動的季節 變化特徵 95
5 3 青藏高原雷暴雲的對流參量及結構特徵 96
5 4 青藏高原雷暴環境熱動力特徵 101
5 5 青藏高原及周邊地區的雷暴活動特徵對比 102
5 5 1 雷暴活動的空間分佈特徵 102
5 5 2 雷暴活動的季節 變化和日變化特徵 106
5 5 3 雷暴雲的對流特徵和結構特徵 109
5 5 4 亞洲夏季風爆發前後青藏高原雷暴系統分佈特徵對比 112
5 6 小結 114
第6章 青藏高原的閃電活動特徵 119
6 1 資料和方法 120
6 2 青藏高原閃電時空分佈特徵 121
6 3 西風- 季風影響下的青藏高原閃電活動 124
6 4 青藏高原及周邊地區的閃電空間分佈特徵 127
6 4 1 閃電密度的空間分佈特徵 127
6 4 2 閃電特徵參量的空間分佈特徵 128
6 5 青藏高原及周邊地區的閃電季節 變化特徵 130
6 5 1 閃電密度的季節 變化特徵 130
6 5 2 不同緯度和經度帶的閃電季節 變化特徵 131
6 5 3 閃電特徵參量的季節 變化特徵 133
6 6 青藏高原及周邊地區閃電與降水的空間分佈特徵 140
6 7 小結 141
第7章 青藏高原的強閃電活動特徵 145
7 1 資料和方法 146
7 1 1 全球閃電定位網數據 146
7 1 2 紅色精靈和高層大氣閃電成像儀數據 147
7 2 青藏高原強閃電時空分佈特徵 148
7 2 1 青藏高原強閃電的空間分佈特徵 148
7 2 2 青藏高原強閃電的季節 變化特徵 151
7 2 3 青藏高原強閃電的日變化特徵 152
7 2 4 青藏高原及周邊地區強閃電活動特徵對比 154
7 3 青藏高原中高層放電的時空分佈特徵 156
7 3 1 研究區域的中高層放電事件分佈特徵 157
7 3 2 閃電的逐小時和季節 分佈特徵 157
7 3 3 中高層放電的逐月分佈特徵 158
7 4 青藏高原閃電和強閃電的變化趨勢 160
7 5 小結 161
第8章 青藏高原東部地形過渡區域的閃電活動特徵 167
8 1 資料和方法 168
8 1 1 雷電資料與處理 168
8 1 2 非雷電數據與處理 171
8 2 藏東過渡地區的地閃活動特徵 172
8 2 1 地閃活動時空分佈特徵 172
8 2 2 地閃活動時空分佈的環境熱動力場 174
8 3 川西高原及鄰近區域的閃電活動特徵 176
8 3 1 閃電活動與環境因子的相關關係分析 176
8 3 2 氣象因子對閃電活動的指示作用 180
8 3 3 氣溶膠對閃電活動的可能影響 185
8 4 雲貴高原的閃電活動特徵 189
8 4 1 基於WWLLN的閃電時空分佈特徵 189
8 4 2 強雷暴對流參數與地閃活動關係的分析 193
8 5 祁連山地區的閃電活動特徵 201
8 5 1 閃電放電過程定位及閃電放電特徵分析 201
8 5 2 雙極性窄脈衝放電特徵及物理參數 203
8 6 小結 205
第9章 川藏鐵路沿線的閃電活動特徵 209
9 1 川藏鐵路沿線的閃電空間分佈 211
9 1 1 基於LIS/OTD 的川藏鐵路沿線閃電空間分佈 211
9 1 2 基於CGLLS的川藏鐵路沿線地閃空間分佈 212
9 1 3 基於WWLLN的川藏鐵路沿線強閃電空間分佈 213
9 2 川藏鐵路沿線主要站點的閃電時間變化和回擊電流強度 214
9 2 1 地閃的季節 變化 215
9 2 2 地閃的日變化 218
9 2 3 地閃回擊電流強度分佈 220
9 3 川藏鐵路沿線的閃電長期變化趨勢 222
9 3 1 川藏鐵路主要站點附近的閃電長期變化趨勢 223
9 3 2 川藏鐵路沿線區域閃電長期變化趨勢的空間分佈 225
9 4 小結 225
第10章 西藏地區的雷電災害統計 229
10 1 西藏地區的雷電災害 230
10 2 西藏古建築的雷電災害 233
10 3 小結 234
附錄 237
附錄1 2019～2021年青藏高原雷暴和閃電科考日誌 238
附錄2 青藏高原雷暴和閃電科考照片 240
精彩書摘
第1章 引言
青藏高原平均海拔超過4000m，是世界上海拔*高的高原。高原山脈、溝壑、湖泊、河流等多尺度複雜地形，以及夏季大範圍異常的高原熱力、動力作用和地-氣交換過程，對全球氣候變化以及災害性天氣的形成有重要影響（葉篤正和高由禧，1979;Wu et al ，2007；徐祥德等，2001；Zhao et al ，2018）。亞洲季風爆發後，頻繁發生的雷暴對流活動是青藏高原夏季主要的天氣過程（葉篤正和高由禧，1979），強烈的對流活動對高原降水、對流層和平流層的物質交換、輻射收支等有直接影響（吳國雄等，2004；Fu et al ，2006）。高原上的雷暴雲不僅有其*特的對流結構和時空分佈特徵（Luo et al ，2011；Qie et al ，2014），雲內的電荷結構和所產生的閃電（也稱雷電）也呈現出顯著的特殊性（Qie et al ，2000，2005；張義軍等，2003）。因此，深入研究青藏高原雷暴的時空分佈和對流結構特徵，以及高原季風和多尺度複雜地形對雷暴和閃電的影響，無論是對深入理解高原對流活動的觸發和增強機制，還是對瞭解有關平流層-對流層的能量和物質交換等都有著重要的科學意義，也能夠提高青藏高原強對流雷暴災害性天氣預報水平和滿足防災減災的重大需求。
1 1青藏高原雷暴與閃電科考的目標及內容
1 1 1雷暴與閃電科考的必要性
雷暴是產生雷電的強對流雲。己有研究表明，青藏高原上雷暴的電荷結構與平原地區有很大差別，並且雷電特徵也呈現出一定的特殊性。通常的雷暴電荷結構多為上正-中負-下正的電荷分佈，但是有限的研究表明，青藏高原中部那*地區和東北邊緣的祁連山地區、東部的黃土高原地區等的雷暴雲下部存在一個範圍大、持續時間長的正電荷區，弱的雷暴雲呈現為上負-下正的反偶極性電荷結構，上部電荷結構很弱或不存在（Qie et al ，2000，2005；張義軍等，2003；趙陽等，2004；Qie and Zhang，2019），雷暴雲中下部的大範圍正電荷區對雷電的發生也有重要影響。但目前為止，對青藏高原地區雷暴特殊電荷結構的代表性以及成因還缺乏清晰的認識。
雷電產生於起電的雷暴雲中，是與強對流密切相關的一種大氣放電現象。雷電具有瞬間高溫、大電流、高電壓和強電磁輻射特徵，地閃放電通道的瞬時溫度可高達30000°C左右，峰值電流可達幾十安甚至上千安，因此常造成人員傷亡、建築損毀、電子設備損壞，影響電力、通信、鐵路系統等的正常運行，給社會經濟發展造成很大威脅和嚴重損失。隨著青藏高原區域民生和經濟的進步、旅遊業的振興，鐵路、通信、電力等迅猛發展，電子和微電子技術的應用也日益普及，雷電己成為青藏高原上一種不可忽視的危及人身安全、經濟生產和社會發展的自然災害，迫切需要對雷電及其災害開展調查研究，並闡明其時空分佈特徵、物理機理和變化規律，從而為青藏高原的氣象災害防治提供理論基礎。
雷電的發生與強對流的發展密不可分。青藏高原發生的強對流是對流層物質進入平流層的重要通道，在全球能量交換、水物質的重新分配以及對流層和平流層之間的物質能量交換中起著至關重要的作用。同時，雷電也是對流層中上部氮氧化物的主要來源，進而影響中上層大氣的臭氧濃度分佈。雷電作為氮肥的”天然加工廠”和野火的點火源，對維護地球的生態平衡和演化也有重要作用。己有研究表明，青藏高原中部、東部、喜馬拉雅山南麓區域是夏季雷電和強對流發展的活躍區域，特別是喜馬拉雅山脈南麓是全球對流*強烈並伴有活躍的雷電活動的區域之一，其雷電密度超過了50flash/（km2a）（Cecil et al ，2014;郤秀書等，2003）。因此，研究青藏高原的雷電和深對流系統的時空分佈、對流結構和相互作用特徵，對於深入理解有關平流層-對流層的能量和物質交換，以及大氣層間耦合機制等有重要的科學意義。
雖然己有的研究對青藏高原雷暴和閃電活動特徵有了諸多基本認識，揭示了高原雷暴和閃電的一些特殊性，但由於青藏高原地廣人稀，氣象觀測站點少且分散，如閃電定位站網僅在高原東部佈設穩定的測站，而在廣袤的高原西部，自2016年之後才佈設了非常稀疏的測站（Xu et al ，2022），而且受複雜地形特別是多個高大山脈的影響，站點探測效率不高。天氣雷達同樣受高原多山脈地形的影響，對雷達探測的遮擋非常嚴重，可探測範圍也非常有限，因此很難獲得一次雷暴天氣從生成、發展到成熟、消散整個生命史的完整觀測資料。
衛星觀測雖可實現全覆蓋觀測，但也存在自身的局限性。例如，常用的熱帶降雨測量衛星（TRMM）等極軌衛星，每次過境的觀測時間短；風雲四號、葵花八號等地球同步軌道衛星的空間精度相對較低。己有研究曾利用有限的衛星資料和全球閃電定位網資料，給出了較粗略的閃電時空分佈（Qie et al ，2003;郤秀書和Toumi，2003）;前期研究主要在位於黃土高原的甘肅平涼、中川、永
