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雷電天氣系統原理和預報

作者：?秀書//張義軍//張大林//銀燕//余曄等|責編:楊帥英//張立群
出版社：科學
ISBN：9787030737281

出版日期：2023/05/01
裝幀：平裝
頁數：467

人民幣：RMB 310 元售價：元

內容大鋼

本書以國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目「雷電重大災害天氣系統的動力-微物理-電過程和成災機理」研究成果為基礎，圍繞雷電天氣系統的動力、微物理、起電和雷電過程及其相互作用，從六個方面進行了系統闡述，包括雷電天氣系統探測技術及協同觀測、雷電天氣系統的動力過程與閃電活動、雷電天氣系統的雲微物理過程及其對電過程的影響、雷暴雲內電荷分佈及對閃電放電特徵的影響、雷電發展傳輸的物理過程及其成災機理，以及雷電觀測資料同化及監測預警方法。
本書是中小尺度災害性天氣、大氣探測和大氣電學研究人員或研究生的必要參考書，也可作為從事強對流災害預警預報業務和雷電災害防護工程技術人員的重要參考。

作者介紹

?秀書//張義軍//張大林//銀燕//余曄等|責編:楊帥英//張立群

前言
第1章  雷電天氣系統探測技術及協同觀測
  1.1  雷電全閃三維定位網
    1.1.1  北京寬頻段閃電定位網的布站和設備
    1.1.2  BLNET的定位演算法和流程
    1.1.3  BLNET的探測性能
    1.1.4  BLNET的探測效率和定位誤差
    1.1.5  基於雷達回波對BLNET實時定位結果的評估
  1.2  雷暴雲電場-氣象綜合探空技術
    1.2.1  靜電感應及雙金屬球電場探空的原理
    1.2.2  雙金屬球電場探空儀的設計和探空系統集成
    1.2.3  探空數據分析方法
    1.2.4  雷暴雲電場-氣象綜合探空實驗及分析
  1.3  X波段多普勒雙線偏振雷達和多探測系統協同觀測
    1.3.1  雷電天氣系統協同觀測實驗基地和觀測設備
    1.3.2  多探測設備的協同加強觀測
  1.4  基於X波段雙線偏振雷達的衰減訂正和水凝物粒子反演
    1.4.1  X波段雙線偏振雷達資料的去噪和衰減訂正
    1.4.2  基於X波段雙線偏振雷達的水成物粒子識別
  1.5  典型雷暴系統生消演變過程的雷電及對應的雷達回波特徵
    1.5.1  北京地區的雷暴天氣系統類型
    1.5.2  颮線系統中閃電與雷達回波特徵
    1.5.3  超級單體雷暴系統的閃電與雷達回波特徵
    1.5.4  MCS過程中閃電與雷達回波特徵研究
  1.6  北京地區的閃電時空分佈特徵
    1.6.1  雷暴和閃電的月分佈特徵
    1.6.2  閃電密度時空分佈特徵
    1.6.3  閃電的日變化特徵
    1.6.4  城市高建築物的周圍閃電活動
    1.6.5  北京地區的地閃回擊特徵
第2章  雷電天氣系統的動力過程與閃電活動
  2.1  孤立雷暴的對流觸發機理
    2.1.1  個例簡介及天氣背景場
    2.1.2  雲分辨尺度模擬研究
    2.1.3  對流觸發機理的敏感性試驗分析
  2.2  弱天氣背景下北京地區雷暴下山的增強機理
    2.2.1  資料與個例挑選
    2.2.2  下山增強的統計特徵
    2.2.3  下山增強與消亡雷暴的環境場
    2.2.4  下山增強與消亡雷暴的中尺度特徵
  2.3  兩次颮線系統的閃電特徵與動力場的關係
    2.3.1  兩次颮線過程簡介
    2.3.2  前部對流線和尾部層雲區的閃電特徵
    2.3.3  對流單體的合併過程及閃電特徵
    2.3.4  閃電活動與動力場結構的關係
  2.4  雹暴的閃電活動與雷暴結構和降雹的關係
    2.4.1  雹暴過程的地閃比例、地閃極性等特徵
    2.4.2  閃電活動與雷暴結構和降雹的關係
    2.4.3  部分雹暴過程中的兩次閃電活躍階段
  2.5  一次強颮線系統的模擬及其結構的時空演變特徵

    2.5.1  強颮線過程簡介
    2.5.2  模擬設計與驗證
    2.5.3  颮線系統的三維結構
    2.5.4  颮線系統中冰相粒子與地閃的關係
  2.6  雷暴系統中閃電與降水的關係以及環境場的影響
    2.6.1  暖季閃電活動與短時降水事件的關係
    2.6.2  環境場對雷暴系統閃電和降水活動的影響
第3章  雷電天氣系統的雲微物理過程及其對電過程的影響
  3.1  雷電天氣系統微物理結構和演變特徵的雷達探測研究
    3.1.1  一次颮線冰雹雲過程中不同雲區降水粒子的演變特徵
    3.1.2  一次多單體雷電天氣過程過冷水垂直分佈特徵
    3.1.3  一次單體雷暴雲過程水凝物粒子時空分佈與演變特徵
  3.2  雷暴雲微物理過程的參數化方案改進及數值模擬
    3.2.1  非球形冰晶粒子增長的參數化改進及數值模擬
    3.2.2  非球形冰晶粒子凝華增長的四參數方案
  3.3  雷電天氣系統中水凝物粒子分佈與起電區域的時空演變特徵
    3.3.1  閃電與不同相態降水關係的數值模擬
    3.3.2  電荷結構形成與粒子分佈特徵的模擬
    3.3.3  龍捲風過程的閃電和電荷結構模擬
  3.4  氣溶膠對雷暴雲起電和閃電活動的影響
    3.4.1  閃電活動與氣溶膠光學厚度的關係
    3.4.2  氣溶膠對雷暴雲微物理、起電過程及電荷結構的影響
    3.4.3  氣溶膠對雷暴雲放電過程的影響
    3.4.4  氣溶膠對超級雷暴單體微物理和電過程的影響
第4章  雷暴雲內電荷分佈及對閃電放電特徵的影響
  4.1  青海大通地區閃電VHF輻射源三維定位系統
    4.1.1  閃電VHF輻射源三維定位系統站點布設
    4.1.2  閃電VHF輻射源三維定位系統的定位誤差
    4.1.3  雷暴電荷結構的判定
  4.2  雷暴雲內電荷結構及其多樣性
    4.2.1  雷暴電荷結構的演變
    4.2.2  雷暴雲電荷結構多樣性變化與閃電類型
    4.2.3  雷暴電荷結構與閃電VHF輻射源脈衝功率分佈特徵
  4.3  閃電的雲內初始擊穿傳播過程與輻射脈衝特徵
    4.3.1  閃電雲內始發過程的光電特徵
    4.3.2  閃電初始預擊穿過程傳播方向與輻射脈衝極性相關性
    4.3.3  閃電初始預擊穿過程輻射脈衝電流模型和計算
  4.4  雲內NBE與雷暴電荷結構的關係
    4.4.1  NBE事件及其電場波形特徵
    4.4.2  NBE的極性及其發生高度
    4.4.3  NBE的伴生閃電現象及其互相影響
    4.4.4  NBE與雷暴對流活動的關係
    4.4.5  NBE與雷暴電荷結構的關係
  4.5  雷暴雲內電荷結構對閃電的影響
    4.5.1  不同非感應起電參數化方案對電荷結構的影響
    4.5.2  邊界層參數化方案對電荷結構的影響
    4.5.3  雷暴雲內電場力對起電和電荷結構的影響
    4.5.4  雷暴雲電荷分佈對閃電放電的影響
第5章  雷電發展傳輸的物理過程及其成災機理
  5.1  人工引發雷電實驗

    5.1.1  人工引發雷電技術
    5.1.2  山東沾化人工引雷實驗基地
    5.1.3  廣東從化人工引雷實驗基地
  5.2  人工引雷的近距離低頻磁場及通道電流反演
    5.2.1  不同觀測距離處初始階段磁場信號總體特徵
    5.2.2  人工引雷初始電流脈衝及其電磁輻射效應
    5.2.3  爆髮式磁場脈衝輻射機制
    5.2.4  利用近距離磁場測量反演人工引雷中的連續電流過程
  5.3  基於人工引雷和高塔閃電的先導發展傳輸特徵
    5.3.1  上行正先導梯級發展傳輸的光學證據
    5.3.2  上行負先導初始梯級和分叉特徵
    5.3.3  人工引發雷電已電離通道中的雙向先導發展傳輸特徵
  5.4  高建築物雷電連接過程的先導特徵及其模擬
    5.4.1  廣州高建築物雷電研究平台
    5.4.2  高建築物引發雷電的下行先導特徵
    5.4.3  高建築物引發雷電的三維通道重構
  5.5  多接地點雷電發展特徵
    5.5.1  多接地點雷電的光學發展特徵
    5.5.2  基於雷電VHF定位的多接地點雷電形成機制
  5.6  雷電電磁輻射場及其傳播特徵
    5.6.1  規則建築物周圍雷電電磁場分佈
    5.6.2  分形粗糙陸地對雷電電磁傳播影響的數值模擬
    5.6.3  基於FDTD分形粗糙陸地對雷電電磁傳播的影響
  5.7  雷電對架空電纜和電子通信設備的影響
    5.7.1  人工引雷試驗場架空配電線路布置和測試設備
    5.7.2  雷電引起的架空輸電線路過電壓波形特徵
    5.7.3  近距離引發雷電對電子設備及SPD的影響
    5.7.4  雷擊通信鐵塔時的通信天線電磁耦合效應
第6章  雷電觀測資料同化及監測預警方法
  6.1  雷電與雲內冰相粒子和雷達回波的關係
    6.1.1  資料與方法
    6.1.2  基於TRMM衛星的閃電與雲內冰相粒子的關係
    6.1.3  地基觀測的閃電與雷達回波之間的關係
  6.2  WRF-GSI雲分析同化多普勒雷達及閃電資料的試驗研究
    6.2.1  GSI中雲分析系統及WRF-ARW數字濾波初始化
    6.2.2  數據及試驗設計
    6.2.3  分析與結果討論
  6.3  物理初始化同化地閃資料試驗
    6.3.1  物理初始化方法介紹
    6.3.2  數據及試驗設計
    6.3.3  結果分析
  6.4  綜合調整水物質含量的總閃資料Nudging同化方法
    6.4.1  同化方案介紹
    6.4.2  閃電數據來源和處理
    6.4.3  對北京20150727颮線過程的模擬對比
  6.5  基於三維變分的總閃電資料同化方法
    6.5.1  三維變分同化方法介紹
    6.5.2  反演運算元介紹
    6.5.3  個例介紹
    6.5.4  試驗方案

    6.5.5  結果分析
  6.6  基於四維變分的總閃資料同化方法
    6.6.1  基於四維變分的雷暴資料同化方法介紹
    6.6.2  閃電資料的處理
    6.6.3  同化閃電資料后的最優分析場結果
    6.6.4  預報模式的設定和模擬個例天氣背景介紹
    6.6.5  試驗的預報結果
  6.7  雷電臨近預警系統建立及應用
    6.7.1  雷電臨近預警系統整體框架
    6.7.2  雷電臨近預警系統流程
    6.7.3  雷電臨近預警系統產品
    6.7.4  中尺度雷電預警預報系統的建立
  6.8  中尺度起電放電模式的建立與短時閃電預報方法
    6.8.1  模式及設置
    6.8.2  資料及方法
    6.8.3  預報結果定性分析
    6.8.4  預報結果定量檢驗
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