《本科毕设论文-—地闪与降水的相关性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕设论文-—地闪与降水的相关性（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号：TN972 U D C：密 级：公 开 编 号：20060211316成都信息工程学院学位论文地闪与降水的相关性论文作者姓名：申请学位专业：雷电防护科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
2、作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个
3、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日内容摘要随着我国闪电监测系统的建立和闪电数据的积累，许多科学工作者进行了闪电活动与降水、灾害性冰雹、大风天气的统计分析研究。
4、本文对四川省2009年1月2009年12月全年的闪电定位系统资料和相关气象台站的降雨量观测资料进行分析，完成了如下任务：1. 地闪与所有降水过程的相关关系。2. 结合雷达资料统计对流性天气过程，分析地闪与对流性降水过程的相关关系。验证上述结论。3. 通过非线性回归近似拟合，以期得到平均雨强与对应时段内地闪数的回归方程。关键词：闪电探测技术；闪电定位系统；对流性降水；近似回归摘要将你的研究背景、研究方法和结论说清清楚就行。目 录1引言61.1研究的目的和意义61.2国内外研究现状61.3本课题的研究方法72闪电探测技术的发展情况72.1地基闪电定位技术72.2星载甚高频（VHF）雷电定位技术83
5、所有降水过程及发展情况83.1对流雨83.2地形雨93.3锋面雨93.4台风雨104气象台站降雨量资料记录方法114.1气象站简介114.2气象站降雨量记录格式124.3四川省降雨量观测站简介124.3.1XYL-1翻斗式雨量传感器的原理及工作方式134.3.2XYL-1翻斗式雨量传感器主要技术指标135闪电定位系统的应用145.1闪电定位系统介绍145.2四川省闪电定位系统介绍145.3闪电定位系统的具体应用155.3.1闪电定位系统对闪电的监测和分析155.3.2闪电定位系统对闪电的预警166地闪与降水量的相关关系176.1四川省闪电次数与降雨量月变化规律176.1.1四川省闪电总次数月变
6、化176.1.2四川省降雨量月变化186.1.3闪电与降雨量月变化的相关性196.2地闪与对流性降水过程的相关关系206.2.1对流性天气过程206.2.2地闪与对流性降水过程的关系206.3分析出现差异原因24结 论25参考文献26致 谢27声 明281 引言1.1 研究的目的和意义雷电是发生在大气中的声、光、电物理现象，雷电灾害是一种自然灾害，是联合国公布的干旱、洪水、地震、风暴、瘟疫、森林火灾、火山、海啸等十种最严重的自然灾害之一1。古人曾对其的产生进行过许多神奇的猜想，古希腊人称闪电是“宙斯的神剑”，我国古代的神话小说中将其想象成为雷公电母手中降妖伏魔的法宝。从17世纪富兰克林进行了其
7、著名的“风筝实验”，并成功的揭示了雷电的电学本质以来，人类对雷电的研究就从未停止过。随着现代科技的不断进步，闪电的观测手段也不断丰富。从磨盘式大气电场仪，到VLF/LF无线探测设备，从地基的闪电定位仪，到卫星上的闪电成像传感器，从单站的闪电观测到现在区域性的闪电监测网络（如美国的国家闪电监测网），可以说，现代科技在人们认识雷电的过程中发挥了十分重要的推动作用，从而使雷电在人类面前显得不再那么神秘。各国科学家提出了各种闪电起电、放电的理论，尽管还有待证实，但还是能够比较合理的解释闪电产生的原理，这些理论的发展和完善也为人们认识和利用闪电打下了坚实的基础。四川位于中国西南部，为亚热带气候，由于复杂
8、的地形和不同季风环流的交替影响，气候复杂多样，雷电活动较频繁，造成的经济损失也越来越大。本文利用四川省2009年1月2009年12月所获取的闪电资料，分析其分布特征，并结合四川省有关气象台站的降雨量观测资料，通过非线性回归分析，建立闪电活动与降水的关系。1.2 国内外研究现状降水和起电有密切关系，但它们的因果关系尚不清楚2。闪电和降水属于同一个雷暴的两种不同现象，必然具有一定的时空对应关系。一些研究注意到降水和闪电的空间关系，Soula等3在西班牙山区雷暴研究发现地面强降雨区的位置与高空的地闪密度有较好的一致性，此外在雷暴前进的过程中，地闪强度的中心区保持与最强降雨的核心区相一致。国外有关专家
9、4研究表明，对流系统的闪电活动对降水有时是很好的“指示器”，并且正地闪对应的降水量较负地闪高。我国有关研究者56利用1988-1989年“京津冀地区中尺度气象实验”期间的地闪定位系统对北京地区雷暴中的闪电特征进行了观测研究，发现正地闪多发生在雷暴的发展阶段和消散阶段，雷电资料不仅可用来确定对流过程及其发展趋势和强度，而且有可能用来预报对流活动的发生和发展。周筠珺7等则讨论了对流和降水特征的相关性，认为强烈的闪电活动与强降雨有很好的对应关系，而与一般性降雨对应关系较差。1.3 本课题的研究方法本论文包含了如下几个方面：1) 介绍闪电探测技术的发展情况。2) 降水的种类及其发展情况。3) 简单介绍
10、中国气象台站的降雨量观测方法和数据、资料格式。4) 利用闪电定位系统对闪电进行监测、分析和预警预报的方法和手段。5) 通过非线性回归分析，建立四川省闪电总次数与降雨量的变化的关系。2 闪电探测技术的发展情况短暂的闪电放电辐射出自VLF至UHF很宽频的电磁脉冲，频率方位从极低频到超高频，其中以VLF/LF辐射为最强。闪电通常分为地闪和云闪，地闪过程一般包含一次或多次先导-回击过程，中和云内电荷量达到几库伦到几十库仑。与空气击穿相联系的云内预击穿过程、梯级先导过程、云闪等过程的辐射能量主要集中在1MHZ以上的高频段；与回击过程的辐射相比，这些过程在甚高频、超高频段辐射较强。闪电定位技术是通过对闪电
11、辐射的声、光、电磁场信息的测量，进而确定闪电放电的空间位置和放电参数。目前采用的主要手段有声、光和电磁场3类。2.1 地基闪电定位技术闪电电磁脉冲辐射场探测手段在地基闪电定位技术上的应用最为广泛。甚低频段一般采用磁向法（MDF）、时差法（TOA）以及磁向和时间差联合法（IMPACT）；甚高频段一般采用窄带干涉仪定位法（ITF）或者时差法（TOA）。从探测站点布设方式上可分为单站定位和多点联合定位。2.2 星载甚高频（VHF）雷电定位技术星载的VHF-UHF定位技术（TOA和干涉仪）可以区别云闪和地闪，目前有两种卫星VHF-UHF定位系统正在研制、试运中。一种是利用目前的GPS卫星系列，搭载类似
12、FORTE上的VHF接收机、利用DTOA技术，实现全球闪电的定位监测。另一种则是利用干涉仪天线阵列，探测和定位闪电VHF辐射的ORAGES。虽然利用这两种技术实现星基闪电定位的计划还在试验阶段，鉴于星载VHF-UHF定位技术的优势，这方面技术的发展、研究将是未来雷电星基探测的一个重要方向8。3 降水的种类及发展情况3.1 对流雨大气对流运动引起的降水现象，习惯上也称为对流雨，也叫热雷雨。近地面层空气受热或高层空气强烈降温，促使低层空气上升，水汽冷却凝结，就会形成对流雨。对流雨来临前常有大风并伴有闪电和雷声，有时还下冰雹。对流雨主要产生在积雨云中，积雨云内冰晶和水滴共存，云的垂直厚度和水汽含量特
13、别大，气流升降都十分强烈，可达2030米/秒，云中带有电荷，所以积雨云常发展成强对流天气，产生大暴雨。雷击事件、大风拔木、暴雨成灾常发生在这种雷暴雨中。 对流雨以低纬度最多，降水时间一般在午后，特别是在赤道地区，降水时间非常准确。早晨天空晴朗，随着太阳升起，天空积云逐渐形成并很快发展，越积越厚，到了午后，积雨云汹涌澎湃，天气闷热难熬，大风掠过，雷电交加，暴雨倾盆而下，降水延续到黄昏时停止，雨后天晴，天气稍觉凉爽，但是第二天，又重复有雷阵雨出现。在中高纬度，对流雨主要出现在夏半年，冬半年极为少见。 赤道地带全年以对流雨为主。我国对流雨最多地区是海南岛和南岭山区，就季节而言，以夏季最多，春季和秋季
14、次之。就日变化而言，陆上（指平原地区）多出现在下午到傍晚，海上和盆地区域多出现在夜间。3.2 地形雨当潮湿的气团前进时，遇到高山阻挡，气流被迫缓慢上升，引起绝热降温，发生凝结，这样形成的降雨，称为地形雨。地形雨多降在迎风面的山坡（迎风坡）上，背风坡面则因空气下沉引起绝热增温，反使云量消减，降雨减少。地形雨如不与对流雨或气旋雨结合，雨势一般不会很强。 在世界上，最多雨的地方，常常发生在山地的迎风坡，称为雨坡；背风坡降水量很少，成为干坡或称为“雨影”地区。如我国台湾山脉的北、东、南都迎风，降水都比较多，年降雨量2000毫米以上，台北火烧寮达8408毫米，成为我国降水量最多的地方。一到西侧就成为雨影地区，降水量减少到1000毫米左右。印度的乞拉朋齐年降水量11418毫米，也是因为位于喜马拉雅山迎风坡的缘故，成为世界年降雨量最多的地方。而处于背风坡的青藏高原，年降水量却为200400毫米。3.3 锋面雨两种性质不同的气流相遇，它们中间的交界面叫锋面。在锋面上，暖、湿、较轻的空气被抬升到冷、干、较重的
