基于遥感观测的南京地区雷电发生及变化特点初步研究开题报告

1. 研究目的与意义

雷暴属于自然界中的声、光、电现象，其发生与季节、地理、地形、地质、气候等因素有关。当地面接受太阳辐射增多时,地表受热增温,使大气中云体之间或云地之间放电,形成雷暴。雷暴发生时，由于云中大量的正负电荷累积而产生强大能量释放，借助其瞬时性、突发性等特点，给人类社会生产生活的多方面都带来严重危害，尤其是林业、航空、电力设施、高大建筑物等。闪电不但是自然界no_x的一个重要产生源，而且对维持地球和电离层之间的电平衡有重要的作用。所以，研究区域雷电发生变化，了解其特征及规律，对于现代社会尤为重要。

江苏省平均年雷暴日数次35d,最多年份达到51 d,属于中雷区，每年都有不同程度的雷击事故发生,给工农业生产、人民生命财产造成巨大损失。闪电活动在时间和空间尺度上变化很大，因此有必要对不同地区闪电活动的气候特征进行研究，这不仅对雷电防护有重要的实际应用价值而且对了解闪电与气候变化，闪电与气象要素间的关系等也都有重要的科学意义。

本课题从气候学意义上研究南京地区闪电的活动分布特征, 结合实际闪电定位仪网的观测资料分析闪电活动在本地区的特点及分布特征，并辅以其他遥感观测，这对于掌握闪电过程的性质和气候因子之间的相互影响作用，揭示其气象因子之间的本质关联，从而得出南京地区雷电发生及变化的特点，以更好的观测和反应气候变化，具有重要的理论和实际意义。

2. 国内外研究现状分析

闪电与气候变化的关系是国际上最近十几年的一个新兴学科。国外对闪电研究主要在20实际70年代卫星发展之后，美国从20 世纪60年代开始研制卫星闪电探测仪,在20 世纪80 年代,美国国家航空航天局利用u22高空飞机作为观测平台,开展闪电光辐射特性观测试验,并在20 世纪90 年代中期成功研制出新一代光学闪电成像仪otd 和lis ,并由低轨道卫星携带上天,实现了相对有效、可靠的卫星闪电探测。在我国，近几年来,在气象工作者的努力下，我国建立了闪电监测系统,为闪电的研究提供了有利条件。

christian等^[1,2]利用otd资料对全球范围内雷电活动的分布及频率等进行了初步的研究, 发现闪电在赤道地区的陆地区域占有绝对优势。boccippio等^[3]则根据otd和lis综合资料对全球雷电的日变化进行了分析,同时对热带地区雷电分布的差异性也进行了分析^[4]。reeve和williams等^[5,6]就雷电与气候变化之间的关系也进行了初步的研究。price^[7]利用大气环流模式给出(6%) k1 估计值。williams等^[8]在巴西对气溶胶可以增加闪电的假定进行了实验检验,他们分别对季风之前闪电比较活跃期间的受污染条件和干净条件下的起电情况进行了研究,并对以往气溶胶决定闪电活动的观点提出了质疑,但是目前为止其原因还在进一步研究中。在较少闪电活动的潮湿季节,他们发现气溶胶和热动力贡献的差别并不明显。williams and stanfill^[9]在闪电随岛屿面积而变化的基础上,提出了一个从传统的热力假定中区分气溶胶粒子作用的试验,试验结果也支持了热力学假定。

李芳等^[10]通过雷达体扫描资料和以雷达为中心、240 km内的闪电定位仪资料对识别指标进行叠加检验,得到南京地区两次雷暴天气过程的雷电识别最佳指标。检验过程中还发现,该指标识别负云地闪效果明显好于正云地闪。景元书等^[11]通过对江苏省历年的雷暴统计资料分析,得出雷暴出现的时空特征以及雷暴天气出现的背景,以安排工农业生产。朱飙等^[12]分析表明, 温度对南京地区闪电活动的实时预警有比较明显的作用,并定义了闪电概率指数,可用于预报0～30 min内闪电的发生概率。张义军等^[13] 研究发现闪电活动是氮氧化物(nox) 的重要产生源,这与温室气体以及地球辐射平衡之间存在密切关系。俞玮等^[14]应用卫星和雷达资料的综合分析,可以判断闪电发生的时间和位置,从而为雷电的预警提供依据。同时,了解暴雨过程中闪电的频数、分布和极性特征,也有助于分析暴雨的发展过程,预测暴雨的演变趋势。易燕明等^[15]研究表明, 雷暴日、闪电日的长期趋势有明显的季节变化。于怀征等^[16]利用美国marshall空间飞行中心全球水文和气候中心（ghcc）提供的19982005年闪电资料，对整个山东省的闪电活动时空分布进行研究，并结合19662000年山东省的雷暴资料进行山东雷电活动的时空变化特征分析，结果表明，山东省的雷暴日变化具有从20世纪60年代中后期开始，年雷暴日数具有明显的线性减少趋势，并呈现出在波动中下降的特点。

参考文献

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）资料的收集和整理。

南京地区闪电资料和气候资料的收集和整理。

选择收集适当时段的闪电定位仪网观测资料备用。

4. 研究创新点

根据本课题研究内容，有如下特色创新： 基于多种遥感手段对南京地区雷电发生规律及分布特点进行研究，并结合该地区气候分析，得到气候-雷电之间的响应关系。