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雷电可以分为云闪和地闪，是伴随强对流天气发生的一种强烈放电现象，也是重要的自然灾害之一。为了有效地减少雷电灾害，发展有效的雷电定位和监测技术（包括云闪和地闪），了解雷电的活动规律至关重要。同时，对雷电的科学认识，不仅需要了解雷暴整个生命史的雷电活动规律，也需要确定雷电辐射源的三维空间位置，甚至要求对雷电进行放电通道可分辨的三维动态精细定位和探测。为此，我们发展了一个兼有研究和业务功能的北京闪电定位网(BLNET-Beijing Lightning Network)。本文在北京闪电定位网原有功能的基础上，进行了站网优化、硬件和软件系统升级，建立了一个多频段的实时雷电三维定位系统，并对其定位误差进行了评估。在此基础上，综合利用BLNET和国家电网地闪定位网等闪电资料，分析了北京及周边地区闪电的时空分布特征，研究了不同强度等级雷暴对所有雷暴总闪电分布的贡献，探讨了城市高建筑物对周围地闪活动的影响，取得主要结论如下:
1)针对北京闪电定位网（BLNET）存在的问题，对系统硬件、站网布局及定位算法等进行了升级改进，提高了传感器的灵敏度和探测性能，并增加了闪电辐射源脉冲的三维实时定位，实现了云闪、地闪脉冲类型识别，脉冲源电流峰值估算等功能。蒙特卡罗(Monte Carlo)理论仿真结果表明，BLNET的水平定位误差低于200m的探测范围明显增大。基于击中高建筑物雷电的定位结果对比，BLNET实时定位结果的水平误差为147-1351m，平均定位误差452m。利用BLNET各探测子站雷电辐射源峰值的到达时间，对两个雷电个例的放电通道进行事后三维精细定位，并与高塔闪电进行对比发现，水平定位平均误差小于优于54m。
2)对2017年7月7日一次雷暴过程的闪电辐射源脉冲三维实时定位结果进行了详细分析。这次雷暴过程共探测到雷电11902次，大部分是云闪，地闪占总闪的28％。雷暴成熟阶段最大闪电频数约927次/6min，辐射源高密度区集中在5-9km高度层，并与雷达回波强度在30dBZ以上的顶高有较好的一致性。通过对比分析闪电辐射源位置和对应时刻的雷达回波，发现辐射源基本集中在强回波范围内，特别是对流塔区域。对一次正地闪放电通道的三维精细定位结果表明，其初始阶段表现出明显的预击穿过程，闪电辐射源的始发位置位于约5.4km，随后通道向上发展，在约10km高度左右，通道开始沿着水平发展。另外，对一次负地闪放电通道的三维精细定位表明，放电首先从约7.1km高度处始发，通道向南水平发展，同时部分负先导分支向下发展，约38ms后，通道短暂停止发展，过了17ms后，通道始发处重新激发。以上结果表明，BLNET不仅可以对整个雷暴生命史闪电辐射源的三维实时定位和监测，还可以实现对闪电三维放电通道的进行精细定位。
3)利用BLNET的总闪电资料统计分析了北京及周边地区闪电的时空分布特征，不同强度等级雷暴对所有雷暴闪电时空分布特征的贡献。结果表明，北京及周边地区年平均总闪电密度的最大值约15.4flash·km-2·year-1，平均值约为1.9flash·km-2·year-1，其中大于8flash·km-2·year-1的闪电密度高值区主要分布在海拔高度200m等高线以下的平原地带。不同强度等级雷暴对所有雷暴闪电总量贡献不同，弱雷暴过程（超强雷暴）次数多（少），产生的闪电少（多），强雷暴等级以上雷暴过程产生的闪电占所有闪电的90％以上，其中超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占所有雷暴闪电的37％和56％。另外，不同强度等级雷暴闪电密度时空分布差异显著，总体上看，闪电密度高值区(12flash·km-2·year-1)集中在三个主要区域，分别是昌平区东部、顺义区中东部和北京中心城区。其中前两个闪电密度高值中心主要受强雷暴影响，而主城区闪电密度高值中心主要受超强雷暴影响。
4)不同强度等级雷暴的闪电活动日变化差异明显。对所有雷暴而言，晚上闪电活动比白天频繁，这主要受超强雷暴和强雷暴影响，这两类雷暴晚上闪电活动特别活跃，分别占各自总闪电的69％和65％。弱雷暴闪电活动白天陡增很快，对所有雷暴日变化的午后闪电活动影响大（白天闪电活动占总闪的59％）。另外，不同下垫面条件对闪电日变化影响较大，山区最强的闪电活动出现在白天，午后闪电活动增强很快，主峰值出现在北京时间18:00，而平原最强的闪电活动发生在晚上，平原（山麓）闪电活动的主峰值比山区推迟了约1.5小时（1小时）。
5)利用国家电网地闪定位系统9年的地闪资料分析了北京地区高建筑物周围5km范围内的地闪密度分布特征以及高建筑物建成前后周围地闪密度的变化。结果表明，孤立高建筑物的高度越高，对周围地闪活动的影响范围越大，中央广播电视塔的高度最高(405m)，距离其中心的第一个地闪密度的谷值是1km，高度小于325米的孤立高建筑物的第一个闪电密度的谷值介于0.45-0.55km之间。高建筑物的高度越高，其周围半径100m范围内地闪密度也越大，中国尊(528m)和中央广播电视塔(405m)附近地闪密度分别是32.0flash·km-2·year-1、25.2flash·km-2·year-1，其他高度小于325m的高建筑物附近地闪密度为16.7-22.6flash·km-2·year-1。孤立的高建筑物（中央广播电视塔）比城市高建筑群的最高建筑（中国尊）对周围地闪活动的影响作用越强，虽然中国尊的高度最高，但是距离其中心最近第一个地闪密度谷值是0.8km，小于中央广播电视塔(1km)。通过分析高建筑物建成前后周围地闪密度的变化发现，高建筑物建成以后周围地闪密度明显增多。奥园瞭望塔建成后，距离塔100m范围的地闪密度是19.7flash·km-2·year-1，比距离塔1.5-5km范围内地闪平均密度(14.2flash·km-2·year-1)增加了约39％，距离塔最近的首次谷值下降了约30.6％(9.7flash·km-2·year-1);相对而言，中国尊的变化比较明显，建成后，其周围100m范围内的地闪密度值是32.0flash·km-2·year-1，距离塔1.5-5km范围内地闪平均密度（20.5flash·km-2·year-1）增加了约59％，距离中国尊最近的首次谷值下降了约29.8％(14.4flash·km-2·year-1).另外，通过分析高度在200m以下的4栋高建筑物发现，他们对周围闪电的影响作用有限。
1)针对北京闪电定位网（BLNET）存在的问题，对系统硬件、站网布局及定位算法等进行了升级改进，提高了传感器的灵敏度和探测性能，并增加了闪电辐射源脉冲的三维实时定位，实现了云闪、地闪脉冲类型识别，脉冲源电流峰值估算等功能。蒙特卡罗(Monte Carlo)理论仿真结果表明，BLNET的水平定位误差低于200m的探测范围明显增大。基于击中高建筑物雷电的定位结果对比，BLNET实时定位结果的水平误差为147-1351m，平均定位误差452m。利用BLNET各探测子站雷电辐射源峰值的到达时间，对两个雷电个例的放电通道进行事后三维精细定位，并与高塔闪电进行对比发现，水平定位平均误差小于优于54m。
2)对2017年7月7日一次雷暴过程的闪电辐射源脉冲三维实时定位结果进行了详细分析。这次雷暴过程共探测到雷电11902次，大部分是云闪，地闪占总闪的28％。雷暴成熟阶段最大闪电频数约927次/6min，辐射源高密度区集中在5-9km高度层，并与雷达回波强度在30dBZ以上的顶高有较好的一致性。通过对比分析闪电辐射源位置和对应时刻的雷达回波，发现辐射源基本集中在强回波范围内，特别是对流塔区域。对一次正地闪放电通道的三维精细定位结果表明，其初始阶段表现出明显的预击穿过程，闪电辐射源的始发位置位于约5.4km，随后通道向上发展，在约10km高度左右，通道开始沿着水平发展。另外，对一次负地闪放电通道的三维精细定位表明，放电首先从约7.1km高度处始发，通道向南水平发展，同时部分负先导分支向下发展，约38ms后，通道短暂停止发展，过了17ms后，通道始发处重新激发。以上结果表明，BLNET不仅可以对整个雷暴生命史闪电辐射源的三维实时定位和监测，还可以实现对闪电三维放电通道的进行精细定位。
3)利用BLNET的总闪电资料统计分析了北京及周边地区闪电的时空分布特征，不同强度等级雷暴对所有雷暴闪电时空分布特征的贡献。结果表明，北京及周边地区年平均总闪电密度的最大值约15.4flash·km-2·year-1，平均值约为1.9flash·km-2·year-1，其中大于8flash·km-2·year-1的闪电密度高值区主要分布在海拔高度200m等高线以下的平原地带。不同强度等级雷暴对所有雷暴闪电总量贡献不同，弱雷暴过程（超强雷暴）次数多（少），产生的闪电少（多），强雷暴等级以上雷暴过程产生的闪电占所有闪电的90％以上，其中超强雷暴和强雷暴产生的闪电分别占所有雷暴闪电的37％和56％。另外，不同强度等级雷暴闪电密度时空分布差异显著，总体上看，闪电密度高值区(12flash·km-2·year-1)集中在三个主要区域，分别是昌平区东部、顺义区中东部和北京中心城区。其中前两个闪电密度高值中心主要受强雷暴影响，而主城区闪电密度高值中心主要受超强雷暴影响。
4)不同强度等级雷暴的闪电活动日变化差异明显。对所有雷暴而言，晚上闪电活动比白天频繁，这主要受超强雷暴和强雷暴影响，这两类雷暴晚上闪电活动特别活跃，分别占各自总闪电的69％和65％。弱雷暴闪电活动白天陡增很快，对所有雷暴日变化的午后闪电活动影响大（白天闪电活动占总闪的59％）。另外，不同下垫面条件对闪电日变化影响较大，山区最强的闪电活动出现在白天，午后闪电活动增强很快，主峰值出现在北京时间18:00，而平原最强的闪电活动发生在晚上，平原（山麓）闪电活动的主峰值比山区推迟了约1.5小时（1小时）。
5)利用国家电网地闪定位系统9年的地闪资料分析了北京地区高建筑物周围5km范围内的地闪密度分布特征以及高建筑物建成前后周围地闪密度的变化。结果表明，孤立高建筑物的高度越高，对周围地闪活动的影响范围越大，中央广播电视塔的高度最高(405m)，距离其中心的第一个地闪密度的谷值是1km，高度小于325米的孤立高建筑物的第一个闪电密度的谷值介于0.45-0.55km之间。高建筑物的高度越高，其周围半径100m范围内地闪密度也越大，中国尊(528m)和中央广播电视塔(405m)附近地闪密度分别是32.0flash·km-2·year-1、25.2flash·km-2·year-1，其他高度小于325m的高建筑物附近地闪密度为16.7-22.6flash·km-2·year-1。孤立的高建筑物（中央广播电视塔）比城市高建筑群的最高建筑（中国尊）对周围地闪活动的影响作用越强，虽然中国尊的高度最高，但是距离其中心最近第一个地闪密度谷值是0.8km，小于中央广播电视塔(1km)。通过分析高建筑物建成前后周围地闪密度的变化发现，高建筑物建成以后周围地闪密度明显增多。奥园瞭望塔建成后，距离塔100m范围的地闪密度是19.7flash·km-2·year-1，比距离塔1.5-5km范围内地闪平均密度(14.2flash·km-2·year-1)增加了约39％，距离塔最近的首次谷值下降了约30.6％(9.7flash·km-2·year-1);相对而言，中国尊的变化比较明显，建成后，其周围100m范围内的地闪密度值是32.0flash·km-2·year-1，距离塔1.5-5km范围内地闪平均密度（20.5flash·km-2·year-1）增加了约59％，距离中国尊最近的首次谷值下降了约29.8％(14.4flash·km-2·year-1).另外，通过分析高度在200m以下的4栋高建筑物发现，他们对周围闪电的影响作用有限。