丽水不同天气过程大气电场特征分析

强玉华，杨 磊，姜燕敏，白云霞

(丽水市气象局，丽水 323000)

0 引言

大气电场是大气电活动的重要参数，雷暴、降水、沙尘暴等天气都会引发大气电场的剧烈波动。大气电场对各种气象要素的变化有着较敏锐的反应，对一个地区大气电场特征进行研究，有助于分析各种相关的天气过程，对该地区气候特征的研究也有重要意义[1-3]。目前国内多个省市建成了地面大气电场探测系统，丽水地区已布设48套地面场模式大气电场探测仪，文章通过差分和小波变化方法对比分析该地区降雨、降雪、雷暴等不同天气过程的大气电场特征[4-6]。

1 资料和方法

1.1 时序差分

雷暴发生时地面电场呈现脉冲式变化，相比其他天气现象要剧烈，其中雷暴电场的斜率变化接近π/2。雷暴在时序变化上非常迅速，可利用电场时序变化率法处理大气电场数据[7]。

在一维数值中，大气电场强度和电位绝对值是相等的，方向相反，ΔV(x，y，z)=-E(x，y，z)。大气电场数据进行一阶差分处理可表示为：

dE(x，y，z)/dt=[Et2(x，y，z)-Et1(x，y，z)]/Δt

(1)

Et2和Et1分别为大气电场的后一时刻和前一时刻的测量值，电场的差分大小与电场的测量时间间隔Δt有关，也与Et2、Et1之间的差值有关。文章中时间间隔Δt取1，式(1)可表示为：

E(x，y，z) =[Et+1(x，y，z)-Et(x，y，z)]

(2)

1.2 小波变换

利用小波函数来表示某一函数，分析对象的时间序列设为f(t)，小波函数是小波分析的关键，应具有一定的震荡性，是能够迅速衰减的函数类。小波基函数用ψ(t)表示，其满足：

(3)

它可以通过尺度延伸和时间平移后组成函数系列，表示为：

(4)

式中，ψa，b(t)为子小波；a为尺度因子，为小波的周期；……