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基于LLS监测数据的山区微地形落雷分布差异及影响因素分析
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作者 余田野 张科杰 贺姗 《暴雨灾害》 2026年第1期121-129,共9页
为精细化研究山区不同位置的落雷分布差异,首先提出了落雷系数和落雷密度系数的概念,用其表征不同山区地形落雷密集程度(频次和密度),利用闪电击距理论,推导了山顶、山腰和山谷3种微地形的落雷系数和落雷密度系数计算公式;然后分析地形... 为精细化研究山区不同位置的落雷分布差异,首先提出了落雷系数和落雷密度系数的概念,用其表征不同山区地形落雷密集程度(频次和密度),利用闪电击距理论,推导了山顶、山腰和山谷3种微地形的落雷系数和落雷密度系数计算公式;然后分析地形高度、山体坡度2个地理参数以及电流强度对山区微地形落雷分布的影响。最后基于近10 a(2015—2024年)湖北大洪山地区极低频/低频(Very Low Frequency/Low Frequency,VLF/LF)雷电定位系统(Lighting Location System, LLS)闪电监测数据对公式进行了实例验证。结果表明:山顶对闪电具有吸引作用,导致其落雷系数、落雷密度系数均为最大,山谷对闪电具有屏蔽作用,其落雷系数、落雷密度系数最小,山腰落雷系数、落雷密度系数介于两者之间;地形高度越大,不同微地形的落雷系数、落雷密度系数差异越小,并逐渐趋于稳定;随着山体坡度的增加,不同微地形的落雷系数差异越大,而落雷密度系数呈减小趋势;电流强度越大,不同微地形落雷系数、落雷密度系数差异越大。实例验证显示,试验区山区微地形的落雷分布特征与上述结果吻合。本研究结果可为山区精细化雷电防护工程设计和雷电灾害风险评估等防雷提供参考。 展开更多
关键词 雷电定位系统 山区微地形 落雷系数 落雷密度系数 雷电密度
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基于卫星红外通道数据的闪电高密度区域识别
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作者 张慧 宋琳 +4 位作者 曹伟 王彪 李杰 肖萌萌 张其林 《计算机系统应用》 2026年第3期151-159,共9页
闪电因破坏性强、致灾风险高,其精准监测是防灾减灾的关键环节.静止气象卫星(如葵花-8)凭借大范围、连续观测的优势,为闪电监测提供了理想平台,但卫星云图与闪电活动的物理关联机制尚未明确,制约了实际应用.本文利用葵花卫星数据和甚低... 闪电因破坏性强、致灾风险高,其精准监测是防灾减灾的关键环节.静止气象卫星(如葵花-8)凭借大范围、连续观测的优势,为闪电监测提供了理想平台,但卫星云图与闪电活动的物理关联机制尚未明确,制约了实际应用.本文利用葵花卫星数据和甚低频远距离闪电探测网数据,提出AE-UNet模型,实现基于卫星云图的闪电高密度区识别. AE-UNet模型嵌入通道注意力机制和残差连接,自适应深层融合卫星多通道特征;在不同尺度特征拼接过程中嵌入通道-空间双重注意力机制,充分挖掘空间关联关系.实验结果表明, AE-UNet的闪电识别准确率达97.91%,命中率(POD)达67.47%,虚警率(FAR)达26.92%,较基准模型性能提升显著.该模型能根据卫星云图提供可靠的闪电活动信息,有力支撑防灾减灾工作. 展开更多
关键词 闪电识别 葵花卫星 注意力机制 防灾减灾
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渤海海效应降雪地闪活动统计特征
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作者 王楠喻 杨成芳 +3 位作者 冯桂力 戈瑶 范子琪 曹倩 《气象》 北大核心 2026年第1期83-93,共11页
利用地面观测、闪电定位、多普勒天气雷达等观测数据和ERA5再分析数据,对2017-2023年11月至次年2月山东半岛海效应降雪过程地闪活动特征进行研究。结果表明:在渤海海效应降雪过程中,11月地闪次数最多,12月至次年1月逐月减少,2月无地闪出... 利用地面观测、闪电定位、多普勒天气雷达等观测数据和ERA5再分析数据,对2017-2023年11月至次年2月山东半岛海效应降雪过程地闪活动特征进行研究。结果表明:在渤海海效应降雪过程中,11月地闪次数最多,12月至次年1月逐月减少,2月无地闪出现;地闪日变化呈多峰值结构,峰值主要位于凌晨至上午。将伴有地闪的海效应降雪分为雨夹雪类和纯雪类后发现,雨夹雪类的地闪数量更多、分布范围更广;90%的纯雪类海效应降雪雷暴日中,地闪频次低于10次。海效应降雪地闪在渤海上及陆地上均有出现,陆地上的分布与山脉地形有关;雨夹雪类地闪主要分布在渤海上,而纯雪类地闪主要分布在陆地上,多出现在强降雪区域附近,并且位于强降雪中心的西北方向(即上风向);雨夹雪类地闪发生时的对流发展高度高于纯雪类。地闪出现的时间和位置对强海效应降雪的强降雪时段和落区的短时临近预警有较好的指示意义,海效应降雪地闪发生之后的0~2 h降雪强度显著增强,地闪发生地附近的强降雪中心可达暴雪量级。 展开更多
关键词 地闪 海效应降雪 短时临近预警 暴雪
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基于机器学习的机场冬季低能见度识别
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作者 李瑶婷 王钦 +1 位作者 毛瑞柯 潘微多 《山地气象学报》 2026年第1期112-118,共7页
【目的】为建立广汉机场冬季低能见度分类预报模型,研究影响低能见度形成和持续的影响因子。【方法】基于2017—2023年广汉机场地面观测数据与温江探空资料,采用随机森林、极端梯度提升机和轻量级梯度提升机3种机器学习算法构建模型,通... 【目的】为建立广汉机场冬季低能见度分类预报模型,研究影响低能见度形成和持续的影响因子。【方法】基于2017—2023年广汉机场地面观测数据与温江探空资料,采用随机森林、极端梯度提升机和轻量级梯度提升机3种机器学习算法构建模型,通过特征重要性分析和超参数优化提升预测性能,并利用样本平衡策略改善模型偏差。【结果】1)广汉机场冬季08—09时低能见度出现频次最多,白天频次较少,18时后缓慢增加,低能见度事件有明显的日变化;2)特征分析表明,相对湿度和大气层结稳定度为低能见度是否出现的核心影响因子,气压与温度的24 h变量通过动力过程调控,中层湿度通过抬升作用影响低能见度持续性;3)经超参数调优后,随机森林模型在测试集上综合表现最优,其分类准确率、漏报率及跨数据集的稳定性均显著优于对比模型。【结论】随机森林算法可有效提升低能见度事件分类预报能力,特征工程揭示了局地热动力耦合机制对主导能见度的影响路径,该模型为航空气象预警提供了一定的技术支撑。 展开更多
关键词 通航机场 低能见度 随机森林 极端梯度提升机 轻量级梯度提升机
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强对流雷暴和闪电的探测、机理及预报
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作者 郄秀书 刘冬霞 +3 位作者 蒋如斌 郑栋 底绍轩 陈志雄 《气象学报》 北大核心 2025年第3期833-854,共22页
雷暴是产生闪电的强对流天气系统,产生大量闪电的雷暴可导致多种灾害性天气。近10年来,高时\空分辨率闪电探测技术的发展,不仅使雷电的发展传输特征和机理、物理效应等方面取得了突破性进展,而且与双偏振多普勒天气雷达、高分辨率数值... 雷暴是产生闪电的强对流天气系统,产生大量闪电的雷暴可导致多种灾害性天气。近10年来,高时\空分辨率闪电探测技术的发展,不仅使雷电的发展传输特征和机理、物理效应等方面取得了突破性进展,而且与双偏振多普勒天气雷达、高分辨率数值模式结合,提升了对雷暴云动力-微物理-电过程及其相互关系,以及雷暴云电荷结构的科学认识,促进了雷电预报系统和面向数值预报模式的闪电资料同化方案的建立。从4方面对近10年中国在强对流雷暴和闪电探测、机理和预报领域的主要研究进展进行回顾,包括通道可分辨的高精度闪电三维定位技术及应用,不同类型雷暴系统中的闪电活动特征及其与云动力、微物理过程的关系,雷暴云电荷结构的观测和数值模拟,以及闪电预报与面向数值预报模式的闪电资料同化等,并对相关研究的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 高精度闪电定位技术 闪电物理和机制 雷暴电荷结构 闪电预报 雷暴预报的闪电资料同化
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不同核化过程对雷暴云放电过程影响的数值模拟研究
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作者 师正 陈浩琛 +4 位作者 樊艳峰 曲凯悦 崔雪东 陈家豪 王玉莹 《气象》 北大核心 2025年第10期1215-1225,共11页
近年来,气溶胶与雷暴云电学活动的相互作用关系已成为学术界关注的重点之一。可溶气溶胶液滴的同质核化和冰核异质核化是冰晶粒子形成的两种来源,而雷暴云中冰晶粒子大小和浓度对电荷的产生及其分层状况有一定影响,是导致闪电发生的重... 近年来,气溶胶与雷暴云电学活动的相互作用关系已成为学术界关注的重点之一。可溶气溶胶液滴的同质核化和冰核异质核化是冰晶粒子形成的两种来源,而雷暴云中冰晶粒子大小和浓度对电荷的产生及其分层状况有一定影响,是导致闪电发生的重要因素。文中利用三维雷暴云模式,选取一次山地弱雷暴个例,研究了三种冰晶核化方案对雷暴云放电特征的影响。结果表明:同质核化在云顶低温区形成大量冰晶粒子,雷暴云中放电持续时间长,电荷结构以偶极性为主,闪电频次较低,产生的闪电以云闪为主,其触发点高度高。异质核化在高温区形成冰晶,导致雷暴云中出现更早的起电过程,高温区冰晶易满足电荷反转条件,显著增加了负非感应起电率,雷暴云电荷结构易形成三极型。此背景下,闪电发生时间提前且触发点相对较低,即异质核化促进了闪电的发生。同质核化和异质核化同时发生时,雷暴起电过程强,闪电频次高。此外,两种核化过程造成闪电首次发生时间提前,闪电的触发点高度分布范围大,三极型电荷结构促进了更多负地闪的发生。 展开更多
关键词 核化过程 同质核化 异质核化 闪电频次 数值模拟
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基于GIS加权核密度场模型的闪电热点探测与影响因素分析
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作者 李伟 邓凤东 +1 位作者 孟珍 张晰 《气象科技》 2025年第3期438-447,共10页
本研究利用2017—2023年陕西VLF/LF闪电定位系统地闪数据,基于GIS(Geographic Information System)核密度场模型,建立了基于强度权重的地闪核密度表面;应用热点探测模型对地闪密度热点进行提取和等级分类;分析了地闪核密度及其热点的分... 本研究利用2017—2023年陕西VLF/LF闪电定位系统地闪数据,基于GIS(Geographic Information System)核密度场模型,建立了基于强度权重的地闪核密度表面;应用热点探测模型对地闪密度热点进行提取和等级分类;分析了地闪核密度及其热点的分布与地形地貌、植被覆盖等环境因素的关系。研究结果显示:①利用GIS核密度场模型和热点探测模型可以准确识别闪电活动密集区域,并深入揭示地闪空间分布特征。②陕西地闪活动存在明显的时空差异,地闪在夏季发生次数多强度大,春秋季次之,冬季最少;空间分布总体表现为南北高—中间低的空间格局。③核密度在海拔高度1 km以下与海拔高度正相关,在海拔高度1 km以上与海拔高度负相关;地形地貌、植被及两者交叉项均对核密度产生显著性差异影响。地形地貌影响的差异超过植被。④中海拔黄土梁峁和中海拔中起伏山地的草地和林区是大型及中大型热点的主要分布区。 展开更多
关键词 GIS密度场 闪电密度 闪电热点 密度场热点探测
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浙江不同下垫面条件的星地闪电活动对比分析
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作者 王芳 崔雪东 +4 位作者 徐震宇 黄娟 王康挺 张祎 管啸林 《气象科技》 2026年第1期129-138,共10页
基于2022—2023年风云四号静止轨道卫星上搭载的闪电成像仪(FY-4A/LMI)Group数据(LMIG)和DDW1型地基三维闪电定位网数据(DDW1),对比分析了浙江平原、山区和近海三种下垫面条件的闪电活动特征。结果表明:三种下垫面条件的星地闪电时间匹... 基于2022—2023年风云四号静止轨道卫星上搭载的闪电成像仪(FY-4A/LMI)Group数据(LMIG)和DDW1型地基三维闪电定位网数据(DDW1),对比分析了浙江平原、山区和近海三种下垫面条件的闪电活动特征。结果表明:三种下垫面条件的星地闪电时间匹配阈值一致,而空间匹配阈值在平原最小、山区最大。平原和山区的闪电活动以午后强对流为主,近海夜间的闪电活动总体上较白天频繁。相比于平原和近海,山区DDW1闪电集中在较窄的雷电流幅值区间内;当雷电流幅值超过90 kA时,各下垫面的DDW1闪电匹配率均明显增加。山区的LMIG闪电平均光辐射能量强度高于平原和近海,各下垫面的LMIG闪电匹配率总体上随闪电光辐射能量的增强而升高。平原DDW1闪电密集区的雷达组合反射率高于山区和近海,LMIG闪电高发区的雷达回波强度低于DDW1闪电。最后,通过融合DDW1与LMIG闪电发现,融合后的闪电频次日变化与DDW1闪电基本一致,而在空间分布上,山区和近海的闪电密度高值区范围较DDW1闪电有所扩大。 展开更多
关键词 FY-4A闪电成像仪 DDW1三维闪电定位网 下垫面 对比分析 雷达回波强度
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雷暴云电过程及微物理过程的数值模拟研究
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作者 李文举 刘恒 +2 位作者 栾振斌 付文睿 张海耀 《陕西气象》 2026年第1期67-78,共12页
在WRF(3.4.1)数值模式理想试验模块下,模拟分析超级雷暴单体雷暴云内不同阶段电荷结构和微物理演变特征。结果表明:雷暴云电场强度达120~160kV/m,闪电频次达1200fl/5min,不同发展阶段对应不同电荷结构特征。发展阶段表现为偶极性结构,... 在WRF(3.4.1)数值模式理想试验模块下,模拟分析超级雷暴单体雷暴云内不同阶段电荷结构和微物理演变特征。结果表明:雷暴云电场强度达120~160kV/m,闪电频次达1200fl/5min,不同发展阶段对应不同电荷结构特征。发展阶段表现为偶极性结构,电荷密度及高度均较低;成熟阶段演变为三极性结构,中低层电荷密度和范围明显增大,同时顶层出现密度及范围均较小的负电荷区;消散阶段再次转变为偶极性,但低层负电荷区的密度和范围特征不明显。对云微物理过程的模拟表明,在适当的温度层和高液态水含量区,浓度较大且范围深厚的霰粒子对负电荷区的形成起主要作用,冰与雪粒子则是促进正电荷区形成的前提。而在特殊的温湿层结下,部分霰粒子和冰粒子电荷极性反转,在上升气流和粒子沉降等作用下积聚停留,对云体内电荷结构和起电过程产生影响。 展开更多
关键词 WRF模式 雷暴云 电荷结构 微物理过程
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基于Matlab地闪电场变化波形参数分析及类型识别
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作者 李建婷 薛永霞 +1 位作者 成慧芳 丁永贤 《价值工程》 2026年第9期1-3,共3页
文章用Matlab软件分析闪电的波形特征,采用发生的一次闪电15个站点获取的数据研究,对正负地闪的回击开始时间、上升时间、初始电场峰值时间、下降时间、过零时间、脉冲宽度等多个特征参数进行了识别统计,得出正负地闪回击波形上升时间... 文章用Matlab软件分析闪电的波形特征,采用发生的一次闪电15个站点获取的数据研究,对正负地闪的回击开始时间、上升时间、初始电场峰值时间、下降时间、过零时间、脉冲宽度等多个特征参数进行了识别统计,得出正负地闪回击波形上升时间平均值为3.58μs、下降时间的平均值为17.90μs、到达初始电场峰值的平均时间为102.33μs、过零时间的平均值为41.53μs、脉冲宽度的平均值为6.99μs。并且对获得的闪电波形特征参数分析,对不同放电过程的识别给出了判据,实现了对地闪回击的自动识别,并利用实时测得的数据加以验证。结果显示,制定的波形识别判据对正负地闪回击的识别效率可达97%以上。 展开更多
关键词 波形自动识别 正负地闪 回击 MATLAB
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广州塔对不同类型回击辐射场增强效应的差异 被引量:1
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作者 陈绿文 吕伟涛 +7 位作者 马颖 张义军 陈绍东 殷启元 颜旭 杨敢 齐奇 武斌 《应用气象学报》 北大核心 2025年第5期530-541,共12页
为了探究广州塔对不同类型地闪回击辐射场增强效应的差异,将2024年广州塔11个下行闪电中的11次首次回击和23次继后回击以及21个上行闪电中的60次继后回击的电流峰值直接测量结果与相应的粤港澳闪电定位系统反演结果进行对比,并对广州塔... 为了探究广州塔对不同类型地闪回击辐射场增强效应的差异,将2024年广州塔11个下行闪电中的11次首次回击和23次继后回击以及21个上行闪电中的60次继后回击的电流峰值直接测量结果与相应的粤港澳闪电定位系统反演结果进行对比,并对广州塔首次回击和继后回击的辐射场进行模拟分析。结果表明:下行闪电首次回击电流峰值反演值与直接测量值比值的算术平均值(中值)为2.1(2.1),不管是下行闪电还是上行闪电,其继后回击的对应值均为2.8(2.8)。广州塔对首次回击电磁辐射场的增强效应明显低于继后回击。对于广州塔首次(继后)回击,电流峰值反演值与直接测量值的比值与电流峰值大小呈负(正)相关。模拟结果显示,广州塔对上行连接先导长度超过100 m的首次回击的电磁辐射场增强效应明显低于上行连接先导长度仅为5 m时的继后回击。广州塔首次回击发生前的长上行连接先导可能是导致广州塔对首次回击电磁辐射场的增强效应低于继后回击的关键原因。 展开更多
关键词 广州塔 回击 雷电流 雷击电磁辐射场 增强效应 粤港澳闪电定位系统
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城市化对雷电参数时空分布的影响研究
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作者 余田野 贺姗 +2 位作者 张科杰 成勤 程宸 《热带气象学报》 北大核心 2025年第6期797-807,共11页
开展城区与郊区雷电参数时空分布特征及其差异研究,对深入认识自然环境改变对雷电活动规律产生的影响以及提高城市雷电灾害防御能力具有重要的现实意义。根据湖北省VLF/LF(Very Low Frequency/Low Frequency)三维闪电定位系统2015年1月-... 开展城区与郊区雷电参数时空分布特征及其差异研究,对深入认识自然环境改变对雷电活动规律产生的影响以及提高城市雷电灾害防御能力具有重要的现实意义。根据湖北省VLF/LF(Very Low Frequency/Low Frequency)三维闪电定位系统2015年1月-2022年12月的监测资料,采用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法开展了雷暴团的识别;在此基础上,采用数理统计方法,对城区与郊区的闪电频次、极性、电流强度、雷暴团等参数时空分布特征进行了对比研究。结果表明:城区云闪比高于郊区,城区与郊区近8年的闪电密度呈增加趋势,电流强度、雷电日均呈减少趋势,地闪参数受城市化效应的影响更加显著。郊区地闪密度明显高于城区,比城区高14.7%,城区云闪与地闪平均电流强度均大于郊区,地闪活动能够产生更大的电流强度。郊区发生小幅值地闪(I≤20 kA)的概率比城区大6.6%,发生雷电绕击的概率大于城区;城区发生大幅值地闪(I>100 kA)的概率比郊区大0.5%,发生雷电反击的概率大于郊区。城区与郊区雷电活动均以小雷暴为主,平均雷暴团面积分别为77.2 km^(2)、81.7 km^(2),小雷暴发生概率城区比郊区高,大雷暴发生概率郊区比城区高。 展开更多
关键词 城市化 雷电参数 雷暴团 绕击 分布特征
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大气湍流对机载电视成像系统作用距离的影响
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作者 贠平平 侯利冰 +2 位作者 卜忠红 宋慧娟 李超 《激光与红外》 北大核心 2025年第1期91-96,共6页
大气湍流严重影响机载电视成像系统的成像质量。对目标和背景光学信号传输成像机理进行分析,建立了包含大气湍流效应的基于最小可分辨对比度(MRC)的电视成像系统作用距离模型。对大气湍流基本理论进行分析,分析得出适用于直升机载电视... 大气湍流严重影响机载电视成像系统的成像质量。对目标和背景光学信号传输成像机理进行分析,建立了包含大气湍流效应的基于最小可分辨对比度(MRC)的电视成像系统作用距离模型。对大气湍流基本理论进行分析,分析得出适用于直升机载电视成像系统的大气折射率结构常数,给出了大气相干直径计算方法,建立了大气湍流调制传递函数。以某型直升机载电视成像系统为例,对大气湍流效应对电视成像系统作用距离的影响进行仿真分析,仿真结果表明大气湍流效应使直升机载电视成像系统的作用距离性能严重下降。研究结果可为直升机载电视成像系统作用距离指标论证提供参考,提高指标论证准确度。 展开更多
关键词 大气湍流 大气相干直径 调制传递函数 机载电视成像系统 作用距离预测
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大气湍流成像模拟与复原算法研究进展
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作者 刘建明 王海清 +1 位作者 周芮 罗宇 《光电工程》 北大核心 2025年第11期71-97,共27页
大气湍流是长距离光学成像系统的关键制约因素,其引发的几何畸变、动态模糊与对比度衰减,严重降低了无人机侦察、卫星遥感、天文观测等领域的成像质量与数据解译效率。本文系统综述大气湍流成像模拟与复原领域的研究进展:首先剖析湍流... 大气湍流是长距离光学成像系统的关键制约因素,其引发的几何畸变、动态模糊与对比度衰减,严重降低了无人机侦察、卫星遥感、天文观测等领域的成像质量与数据解译效率。本文系统综述大气湍流成像模拟与复原领域的研究进展:首先剖析湍流退化物理机制,明确空域几何畸变与频域相位扰动(一阶倾斜、高阶像差)的对应关系,为复原算法设计奠定物理基础;其次梳理数据支撑体系,分析开源数据集的特征与局限,对比空域经验建模、相域物理建模等数据合成技术的优劣权衡,为数据驱动研究提供参考;随后深入探讨复原算法演进路径,指出传统方法的设计局限,阐明深度学习通过“物理启发+数据驱动”融合实现性能跃升的核心逻辑;最后总结当前研究面临的真实数据稀缺、合成-真实场景域偏移、算法泛化性不足等核心挑战,并展望湍流物理建模精细化、高效复原网络设计、“算法-光学器件”联合优化的未来方向。本文可为大气湍流成像复原的理论研究与工程实践提供重要参考,助力远距离光学成像探测技术突破。 展开更多
关键词 大气湍流成像 湍流数据模拟 图像复原 湍流退化 深度学习 ZERNIKE多项式
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雷暴电学与人工引雷
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作者 蒋如斌 刘冬霞 +2 位作者 袁善锋 张鸿波 吴学珂 《自然杂志》 2025年第4期249-260,共12页
雷暴和闪电是严重的自然天气灾害,影响社会经济各个领域。云动力和微物理过程的共同作用,使电荷在霰、冰晶等水成物粒子之间转移。这导致雷暴云带电,并在不同区域聚集大量电荷,从而发生闪电放电。闪电可产生氮氧化物、高能辐射,引起上... 雷暴和闪电是严重的自然天气灾害,影响社会经济各个领域。云动力和微物理过程的共同作用,使电荷在霰、冰晶等水成物粒子之间转移。这导致雷暴云带电,并在不同区域聚集大量电荷,从而发生闪电放电。闪电可产生氮氧化物、高能辐射,引起上下大气层物质和能量交换等,所涉及的问题是多学科的。青藏高原的特征是海拔高、面积大且地形复杂,雷暴和闪电活动频繁。中国科学家的研究揭示了青藏高原雷暴的下部主导型三级电荷分布模态,其普适性也被其他高海拔雷暴研究所证实。青藏高原雷暴的独特结构及其对全球和区域的生态环境及气候变化的响应与反馈,会受大尺度环流和局地热动力因素的共同控制,值得进一步关注和重视。人工引雷技术使随机性很高的闪电能够在一定时空可控的状态下发生,为闪电的物理机制和效应、雷击防护技术测试等研究提供了良好条件,基于此取得了一系列进展。未来,通过开发新技术来影响雷暴云起电过程或高空一定区域引发闪电以实现对雷暴、闪电的人工干预,仍有待深入探索。 展开更多
关键词 雷暴 闪电 大气电学 人工引雷
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不同相对湿度条件下复杂外混合气溶胶粒子群的光学特性
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作者 王明军 于记华 +1 位作者 白亮亮 周熠铭 《物理学报》 北大核心 2025年第6期68-78,共11页
湿度环境下的气溶胶粒子群具有形状不一、成分不同、密度不等、复折射率多样、吸湿性参数不唯一、长短轴比不固定等复杂的微物理特性,并且这些物理量会直接影响激光的传输和散射特性.基于湿度环境下气溶胶粒子存在的各种可能性,本文充... 湿度环境下的气溶胶粒子群具有形状不一、成分不同、密度不等、复折射率多样、吸湿性参数不唯一、长短轴比不固定等复杂的微物理特性,并且这些物理量会直接影响激光的传输和散射特性.基于湿度环境下气溶胶粒子存在的各种可能性,本文充分考虑了气溶胶粒子的形态(球形、扁椭球形、长椭球形、不规则形)、尺度谱、复折射率、密度、长短轴比及其分布模型、吸湿性参数等理化特性的多样性,构建了一种复杂外混合气溶胶粒子群的光散射模型.基于该光散射模型,数值分析典型激光波长(0.78,0.905,1.064,1.55,2.1μm)入射下不同混合比例和相对湿度对消光系数、单次散射反照率、不对称因子、散射相矩阵、后向散射系数、激光雷达比、线性退偏比等光学特性的影响.结果表明:消光系数、相函数P_(11)对混合比例和相对湿度均表现出较强的敏感性,且随着相对湿度的增大,消光系数和相函数P_(11)的前向散射也随之增大;相比混合比例,单次散射反照率、不对称因子对相对湿度更加敏感;不同散射角处的线偏振、圆偏振特性对相对湿度和波长的敏感性差异显著;后向散射系数和激光雷达比成反比,且它们对混合比例和相对湿度均比较敏感,相对湿度对线性退偏比的影响较大,而混合比例的影响较弱.本文所提出的复杂气溶胶光散射模型进一步丰富了气溶胶光学特性的研究,为研究不同湿度环境下的大气物理、遥感探测、光通信等应用提供了理论支撑. 展开更多
关键词 相对湿度 气溶胶粒子 吸湿性参数 粒子散射
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2σ闪电跃增算法在湖北地区冰雹预警中的应用与改进研究
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作者 余蓉 杜牧云 +3 位作者 余田野 许冠宇 宋琳 刘佩廷 《暴雨灾害》 2025年第6期823-834,共12页
2σ闪电跃增算法是一种用于分析闪电频次变化率来预警冰雹、龙卷等灾害性天气的常用算法。然而,该算法在实际应用中可能会出现虚警现象,且在不同地区其适用性存在差异。为此,基于冰雹过程中雷达垂直积分液态水含量(VIL)跃增量(GVIL)变... 2σ闪电跃增算法是一种用于分析闪电频次变化率来预警冰雹、龙卷等灾害性天气的常用算法。然而,该算法在实际应用中可能会出现虚警现象,且在不同地区其适用性存在差异。为此,基于冰雹过程中雷达垂直积分液态水含量(VIL)跃增量(GVIL)变化特征,增加GVIL判定条件以改进2σ闪电跃增算法,并结合2015—2023年湖北省116个冰雹事件与相应的雷达、闪电数据,系统评估改进算法在湖北地区的冰雹预警能力。结果表明,改进2σ算法在保持高命中率(POD=90.5%)的同时,虚警率FAR由41.4%降低到20.1%,临界成功指数CSI由56.4%提升至73.7%,平均预警提前时间约21.8 min。通过将其应用于典型冰雹个例,进一步验证了改进2σ算法的有效性和适用性。研究成果可为提升湖北地区冰雹预警能力提供新的技术手段。 展开更多
关键词 冰雹 闪电 2σ闪电跃增算法 湖北
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基于大气电场信号特征的雷电风险预警技术研究 被引量:1
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作者 罗志勇 殷启元 李翔 《气象》 北大核心 2025年第2期239-248,共10页
为利用好大气电场信号特征并提高雷电风险预警精准度,文章基于增强经验小波变换和自适应平滑滤波法,提出了一种结合时频域特征和一维形态学的雷电风险预警方法。通过分析大气电场仪安装点周围半径20 km内83天有雷暴过程和123天非雷暴过... 为利用好大气电场信号特征并提高雷电风险预警精准度,文章基于增强经验小波变换和自适应平滑滤波法,提出了一种结合时频域特征和一维形态学的雷电风险预警方法。通过分析大气电场仪安装点周围半径20 km内83天有雷暴过程和123天非雷暴过程对应的全天资料,提出了使用时频域特征的谱宽一阶后向差分和均方差作为雷电和非雷电过程的预警判断特征、能量差作为解除预警判断特征的方法。该方法在雷暴过程中的雷电风险预警准确率(POD)达到了77.11%,平均预警可提前22.27 min;非雷暴过程中POD达到了90.24%;大部分预警解除滞后时间处于0~40 min,平均滞后时间为32 min。根据与前人算法模型比对,该方法预警和解除可满足雷电高影响行业的雷电风险预警使用。 展开更多
关键词 大气电场 雷电风险预警 经验小波变换 自适应滤波 一维形态学
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大气电场仪雷电预警质量评价研究
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作者 杨春明 陈晓伟 《气象水文海洋仪器》 2025年第3期37-40,共4页
为了探究大气电场仪雷电预警质量,选取安徽铜陵五中、马鞍山银塘农业示范园和马鞍山慈湖闸3个站点大气电场仪监测和闪电定位数据,统计分析了3个站点5 km和10 km范围闪电频次、雷电预警信号及不同垂直高度的预警质量。结果表明:大气电场... 为了探究大气电场仪雷电预警质量,选取安徽铜陵五中、马鞍山银塘农业示范园和马鞍山慈湖闸3个站点大气电场仪监测和闪电定位数据,统计分析了3个站点5 km和10 km范围闪电频次、雷电预警信号及不同垂直高度的预警质量。结果表明:大气电场仪对10 km范围60.3%的闪电进行了有效预警,预警平均命中率为60.0%,平均空报率为17.5%,平均TS评分为0.53;对5 km范围76.2%的闪电进行了有效预警,预警平均命中率为64.4%,平均空报率为34.1%,平均TS评分为0.48;大气电场仪在垂直高度较高的站点预警准确率较高,平均绝对电场值较低。研究结果为检验大气电场仪雷电预警质量提供了理论参考。 展开更多
关键词 大气电场仪 雷电预警 质量评价
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