Charakterystyka wyładowań doziemnych pod kątem ich przypuszczalnego ładunku elektrycznego na obszarze Polski w latach 2014–2019

• Autorzy: Misztal Kamil

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2022-029

Warianty tytułu

EN

Characteristics of cloud-to-ground discharges due to their predicted electric charge in Poland in 2014–2019

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem opracowania jest analiza wyładowań doziemnych pod kątem przypuszczalnego ładunku elektrycznego jaki ze sobą niosą. Badaniom poddano wyładowania doziemne z lat 2014-2019 na terenie Polski. Dane o wyładowaniach atmosferycznych w formacie tekstowym zostały pozyskane z zasobów IMGW-PIB (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy). Dokonano podziału wyładowań doziemnych ze względu na ich ładunek elektryczny oraz ich udział w każdej godzinie w ciągu doby. Północ i południe kraju okazały się terenami o przypuszczalnie najwyższych wartościach natężenia. Natomiast gęstość wyładowań o bezwzględnych wartościach natężenia prądu powyżej 100 000 A była największa na terenach górskich i podgórskich. Wykazano również, że im większe jest bezwzględne natężenie prądu w wyładowaniach, tym więcej w danym przedziale jest wyładowań dodatnich, np. dla natężeń powyżej 300 000 A aż 84% stanowiły wyładowania dodatnie, przy czym w całym badanym okresie średnio było ich 13%. Zaprezentowano także udział procentowy w podziale na wyładowania doziemne ze względu na ich ładunek elektryczny we wszystkich miesiącach w całym badanym okresie. Stwierdzono, że wystąpiły znaczne różnice w udziale wyładowań dodatnich i ujemnych w poszczególnych latach. Uzyskane wyniki i sformułowane na ich podstawie wnioski stanowią cenne uzupełnienie dotychczasowej wiedzy, a także są wartościowe dla poznawania mechanizmów wyładowań doziemnych. Pozwalają one również na weryfikację poprawności działania systemu detekcji wyładowań atmosferycznych.

EN

Thunderstorms are dangerous atmospheric phenomena which, due to earth discharges, can pose a real threat to humans. In order to fully recognize the mechanisms, it is very important to constantly research these phenomena. The aim of the study is mainly to analyse the earth discharges in terms of the presumed electric charge they carry. Cloud-to-ground discharges from 2014-2019 in Poland were tested. Data on lightning discharges in text format were obtained from the resources of IMGW-PIB. They contain, among others information about the date and time of discharges, their location, type of discharges and their current intensity. After processing, it was possible to load them into GIS programs, then performing analyses and visualizing the selected results. There were, inter alia, partition of cloud-to-ground discharges due to their electric charge and their share in each hour of the day. The map shows the distribution of absolute values ​​of the current intensity [A / ]. The north and south of the country turned out to be the areas with the highest presumed intensity values. The density of discharges with absolute current values ​​above 100 000 A in macroregions was presented in the form of a table and a result map. This density is the highest in mountain and foothill areas. It was also shown that the higher the absolute current intensity in the discharges, the more positive discharges in a given range, e.g. above 300 000 A, where as much as 84% ​​were positive discharges, while in the entire period under study there were 13% of them on average. The percentage breakdown of earth discharges due to their electric charge in all months of the entire period under study is also presented. These relations varied. It also turned out that there were significant differences in the relation between the occurrence of positive and negative discharges in particular years. All the obtained results are of significant value in exploring the knowledge of the mechanisms of earth discharges, but they also allow to determine the operation of the lightning detection system.

Słowa kluczowe

PL

wyładowania doziemne; przypuszczalne natężenie prądu; GIS; Polska

EN

cloud-to-ground discharges; predicted electric charge; GIS; Poland

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2022
• Tom: Z. 1-2
• Strony: 19--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., map., tab.

Twórcy

autor

Misztal Kamil

• Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Instytut Nauk o Ziemii i Środowisku

• https://orcid.org/0000-0003-3524-5430

Bibliografia

• [1] Baba Y., Rakov V.A., 2009, Present understanding of the lightning return stroke, [w:] Lightning: Principles, Instruments and Applications, H.D. Betz, U. Schumann, P. Laroche (red.), Springer, Dordrecht, Netherlands, DOI: 10.1007/978-1-4020-9079-0_1.
• [2] Bhardwaj P., Singh O., 2018, Spatial and temporal analysis of thunderstorm and rainfall activity over India, Atmósfera, 31 (3), 255-284, DOI: 10.20937/atm.2018.31.03.04.
• [3] Bielec-Bąkowska Z., 2013, Burze i grady w Polsce, Prace Geograficzne, 132, 99-132, DOI: 10.4467/20833113PG.13.005.1095.
• [4] Bodzak P., 2007, Detekcja i lokalizacja wyładowań atmosferycznych, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa, 135 s.
• [5] Borsky S., Unterberger C., 2019, Bad weather and flight delays: the impact of sudden and slow onset weather events, Economics of Transportation, 18, 10-26, DOI: 10.1016/j.ecotra.2019.02.002.
• [6] Chowdhuri P., Anderson J.G., Chisholm W., Field T.E., Ishii M., Martinez, J.A., Marz M.B., McDaniel J., Mcdermott T.E., Mousa A.M., Narita T., Nichols D.K., Short T.A., 2005, Parameters of light- ning strokes: A review, IEEE Transactions on Power Delivery, 20 (1), 346-358, DOI: 10.1109/TPWRD.2004.835039.
• [7] Curran E.B., Holle R.L., López R.E., 2000, Lightning casualties and damages in the United States from 1959 to 1994, Journal of Climate, 13 (19), 3448-3464, DOI: 10.1175/1520-0442(2000)013,3448: LCADIT.2.0.CO;2.
• [8] Dwyer J.R., Uman M.A., 2014, The physics of lightning, Physics Reports, 534 (4), 147-241, DOI: 10.1016/j.physrep.2013.09.004.
• [9] Gerz T., Forster C., Tafferner A., 2012, Mitigating the impact of adverse weather on aviation, [w:] Atmospheric Physics. Research Topics in Aerospace, U. Schumann (red.), Springer, Berlin, Heidelberg, 645-659, DOI: 10.1007/978-3-642-30183-4_39.
• [10] Gultepe I., Sharman R., Williams P.D., Zhou B., Ellrod G., Minnis P., Trier S., Griffin S., Yum S.S., Gharabaghi B., Feltz W., Temimi M., Zhaoxia Pu, Storer L.N., Kneringer P., Weston M.J., Hui-ya Chuang, Thobois L., Dimri A.P., Dietz S.J., França G.B., Almeida M.V., Albquerque Neto F.L., 2019, A review of high impact weather for aviation meteorology, Pure and Applied Geophysics, 176, 1869-1921, DOI: 10.1007/s00024-019-02168-6.
• [11] Hocker J., Basara J., 2007, A GIS-based analysis of supercell and squall line occurrence across Oklahoma, Oklahoma Climatological Survey University of Oklahoma, Norman, OK, 6 s.
• [12] Holle R.L., López R.E, Zimmermann C., 1999, Updated recommendations for lightning safety - 1998, Bulletin of the American Meteorological Society, 80 (100, 2035-2041, DOI: 10.1175/1520-0477(1999)080<2035:URFLS>2.0.CO;2.
• [13] Jasik D., Szyga-Pluta K., 2015, Charakterystyka występowania burz w Kaliszu, Badania Fizjograficzne. Seria A, 66, 35-45, DOI: 10.14746/bfg.2015.6.3.
• [14] Larjavaara M., Kuuluvainena T., Rita H., 2005, Spatial distribution of lightning-ignited forest fires in Finland, Forest Ecology and Management, 208, (1-3), 177-188, DOI: 10.1016/j.foreco.2004.12.005.
• [15] Mäkelä A., Saltikoff E., Julkunen J., Juga I., Gregow E., Niemelä S., 2013, Cold-season thunderstorms in Finland and their effect on aviation safety. Bulletin of the American Meteorological Society, 94 (6), 847-858, DOI: 10.1175/BAMS-D-12-00039.1.
• [16] Misztal K., Siłuch M., 2021, Spatial analysis of atmospheric discharges in Lubelszczyzna in 2018, Applied Geomatics, 13, 969-979, DOI: 10.1007/s12518-021-00378-z.
• [17] Rowden K.W., Aly M.H., 2018, GIS-based regression modelling of the extreme weather patterns in Arkansas, USA, Geoenvironmental Disasters, 5 (6), DOI: 10.1186/s40677-018-0098-0.
• [18] Sasse M., Hauf T., 2003, A study of thunderstorm-induced delays at Frankfurt Airport, Germany, Meteorological Applications, 10 (1), 21-30, DOI: 10.1017/S1350482703005036.
• [19] Solon J., Borzyszkowski J., Bidłasik M., Richling A., Badora K., Balon J., Brzezińska-Wójcik T., Chabudziński Ł., Dobrowolski R., Grzegorczyk I., Jodłowski M., Kistowski M., Kot R., Krąż P., Lechnio J., Macias A., Majchrowska A., Malinowska E., Migoń P., Myga-Piątek U., Nita J., Papińska E., Rodzik J., Strzyż M., Terpiłowski S., Ziaja W., 2018, Physico-geographical mesoregions of Poland: verification and adjustment of boundaries on the basis of contemporary spatial data, Geographia Polonica, 91 (2), 143-170, DOI: 10.7163/GPol.0115.
• [20] Stallins J., Bentley M., 2006, Urban lightning climatology and GIS: An analytical framework from the case study of Atlanta, Georgia, Applied Geography, 26, 242-259, DOI: 10.1016/j.apgeog.2006.09.008.
• [21] Stopa M., 1962, Burze w Polsce, Prace Instytutu Geografii PAN, 34, 109-179.
• [22] Stopa M., 1964, Przebieg dobowy występowania burz w Polsce, Przegląd Geograficzny, 36 (1), 103-118.
• [23] Tafferner A., Forste C., Hagen M., Hauf T., Lunnon B., Mirza A., Guillou Y., Zinner T., 2010, Improved thunderstorm weather information for pilots through ground and satellite based observing systems, [w:] 14th Conference on Aviation, Range and Aerospace Meteorology, 90th AMS Annual Meeting, Atlanta.
• [24] Taszarek M., Czernecki B., Kozioł A., 2015, A Cloud-to-ground lightning climatology for Poland, Monthly Weather Review, 143 (11), 4285-4304, DOI: 10.1175/MWR-D-15-0206.1.
• [25] Wierzchowski J., Heathcott M., Flannigan M.D., 2002, Lightning and lightning fire, central cordillera, Canada, International Journal of Wildland Fire, 11 (1), 41-51, DOI: 10.1071/WF01048.
• [26] Wooi C.L., Abdul-Malek Z., Salimi B., Ahmad N.A., Mehranzamir K., Vahabi-Mashak S., 2015, Comparative study on the positive lighting return stroke electric fields in different meteorological conditions, Advances in Meteorology, DOI: 10.1155/2015/307424.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).