雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。该现象发生时，通常伴有强烈的瞬态强风即雷暴风，由此引发的结构破坏、财产损失和人员伤害屡有发生^[1-3]。例如，2006年4月山东临沂发生的雷暴风致当地25392间房屋、1720基通信杆塔损坏事故^[4]；2016年7月，北京市发生了雷暴风，瞬时风速达到20 m/s以上，造成奥林匹克公园一处临时搭建的拱门被大风吹倒^[5]。因此，结构抗雷暴风研究已成为国际风工程领域关注的热点问题^[6-9]。

受特殊地形及城市热力环流等因素影响，北京地区处于雷暴风多发地段^[10]，年雷暴日约36.3 d，且常引起较大的极值风速。国内现行规范未考虑雷暴风的影响，给结构服役带来较大的隐患，基于高精度实测数据建立准确的雷暴风风场模型是结构抗雷暴风设计的关键。

但由于雷暴风的发生较为随机，具有明显的区域和突发特性，且通常持续时间较短，故既有实测数据较少^[11]，针对北京地区的雷暴风风场实测特性鲜有研究，亟待展开。此外，既有雷暴风现场实测研究大多基于单个仪器获得的数据开展，较少有同一位置不同高度同步采集的测量结果，难以探究雷暴风风场时空特性。北京325 m高气象塔上9个不同高度超声风速仪采集的高精度实测数据为探究雷暴风风场的统计特性及时空结构提供了契机^[12]。在前期的研究中，作者基于实测数据仅对获得的风速突变记录进行了初步的分析^{[1, 6, 13]}，但未从雷暴风事件角度对雷暴风风场开展时空统计特性研究，无法建立准确的雷暴风模型。有鉴于此，本文基于该风场监测系统获得的70个雷暴风事件，对其发生前、发生时及发生后的平均风速、湍流强度、湍流积分尺度、功率谱密度及阵风因子等参数剖面特性进行了研究，为雷暴风风场模型的建立及其作用下建筑结构风荷载提供依据。

1   雷暴风模型

目前风工程界常用的经典雷暴风风速模型一般将雷暴风水平向风速建模为时变平均风与一个均匀调制非平稳随机过程相加的形式^[14-15]。首先将水平合成风速V表示为：

式中：$\overline V\left( t \right)$为移动平均风速；$V'\left( t \right)$为移动脉动风速。本文采用移动平均法获取雷暴风移动平均风速值，根据既往研究结果，雷暴风移动平均风速时距可取为30 s^{[1, 11]}。

随后，将$V'\left( t \right)$建模为：

式中，${\sigma _V}\left( t \right)$和$\tilde V'\left( t \right)$分别为移动标准差和具有平稳高斯特性的折算脉动风速。湍流强度公式为：

将式(2)和式(3)代入式(1)中，可得：

此外，可将移动平均风速和移动湍流强度表示为：

式中：${\overline V_{\max }}$为$\overline V\left( t \right)$的最大值；$\gamma \left( t \right)$为$\overline V\left( t \right)$的无量纲函数，其最大值为1；${\overline I_V}$为${I_V}\left( t \right)$在$\Delta T$内的均值；$\mu \left( t \right)$为关于$t$的无量纲函数，$\overline \mu {\text{ = }}1$。

将式(5)和式(6)代入式(4)中，可得雷暴风风速模型：

此外，雷暴风阵风因子一般定义为：

式中，$\hat V$为雷暴风阵风风速峰值，计算时距一般取1 s。

2   雷暴风实测

2.1   实测系统

为了解北京城市地貌风环境，1978年中国科学院大气物理研究所于北三、四环间(39°58’N，116°2’E)建立了一座高325 m、截面为正三角形的拉线式气象塔，简称北京325 m气象塔^[16]，如图1所示。在该塔的1 km范围内，除了位于塔南侧100 m外有一些高度约60 m的住宅楼外，几乎没有其他高层建筑。根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009−2012)^[17]，气象塔周围场地可视为C类地貌。

在该塔的8 m、16 m、32 m、47 m、64 m、80 m、140 m、200 m和280 m高度处共安装了11个三轴超声风速仪^[18]，采样频率均为10 Hz。值得注意的是，在32 m和64 m处分别安装了两个相同高度、不同方向(北、西)的超声风速仪，用以验证所测脉动风速的准确性。此外，在进一步分析前，首先计算了每个高度的10 min平均风速值，并与杯型风速仪测得结果进行比较，从而确定了超声风速仪数据的准确性。为避免气象塔台对风的干扰作用，9个主要风速仪皆被安装在北京春、冬季的主导天气风向-北侧外，且距离气象塔台1.5 m处。有鉴于此，北京325 m气象塔是研究北京市城市边界层和城市强风暴的最佳观测站。

图  1  北京325 m高气象塔

Figure  1.  Beijing 325 m high meteorological tower

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2.2   雷暴风事件

本文以北京325 m高气象塔于2013年−2017年获得的雷暴风事件为依据，开展了雷暴风风场统计特性研究。值得注意的是，鉴于数据量较大，且该研究结果主要用于探究其对结构的作用。故本结果依据的雷暴风记录识别程序^[19]仅考虑了风速风向特征，将阵风风速较大(阈值为15 m/s)、平均风速较小且阵风因子较大的非平稳非高斯过程定义为雷暴风记录。此外，取4 h为间隔准侧，判定雷暴风事件的独立性。最终，获得了70个独立雷暴风事件。

图2展示了气象塔于2016年9月7日获得的雷暴风事件，图2(a)和图2(b)分别为9个不同高度h风速仪获得的风速和风向时程信息。可以观察到所有的记录均显示了风速的快速且强烈的跳跃特征，并伴随着方向的转变。

图  2  2016年9月7日雷暴风记录

Figure  2.  Thunderstorm outflow recorded at Sep 7th, 2016

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表1为根据9个不同高度处风速仪的实测数据获得的该雷暴风事件风场特性值。可以观察到不同高度雷暴风风速记录均呈现较大的1 s阵风风速峰值$\hat V$，较小的10 min移动平均风速均值${\overline V_{10}}$和1 h移动平均风速均值${\overline V_{60}}$，10 min和1 h风速的偏度${\gamma _{10}}$、${\gamma _{60}}$和峰度${\kappa _{10}}$、${\kappa _{60}}$呈现出明显的非高斯特征。10 min移动湍流强度均值$\overline I$随着高度的增加逐渐降低，10 min阵风因子${G_{10}}$，即1 s阵风风速峰值$\hat V$与10 min移动平均风速均值${\overline V_{10}}$的比值较大，雷暴风阵风因子${G_V}$总体上呈现随着高度增加缓慢降低的趋势。

表  1  不同高度雷暴风风速特性

Table  1.  Wind speed characteristics of the thunderstorm outflow event at different heights

高度h/m	阵风风速峰值$\hat{V}$	10 min移动平均风速均值$\overline{{V}}_{10}$	1 h移动平均风速均值$\overline{{V}}_{60}$	10 min移动湍流强度均值$\bar{I}$	阵风因子$G_{V}$	10 min阵风因子$G_{10}$	10 min偏度$\gamma_{10}$	10 min峰值$K_{10}$	1 h偏度$\gamma_{60}$	1 h峰值$\kappa_{60}$
8	16.52	5.49	2.58	0.40	1.66	3.01	0.86	4.23	2.15	7.97
16	17.66	7.41	3.42	0.32	1.49	2.38	0.61	3.82	1.81	6.20
32	21.59	10.75	4.71	0.21	1.33	2.01	0.36	3.05	1.79	5.64
47	23.28	13.07	5.25	0.17	1.24	1.78	0.36	2.83	1.40	3.99
64	23.09	14.05	5.48	0.16	1.17	1.64	0.24	2.18	1.38	3.99
80	23.75	14.79	5.78	0.15	1.12	1.61	0.07	2.05	1.31	3.71
140	28.35	18.88	7.30	0.11	1.21	1.50	0.00	2.48	0.98	2.71
200	29.14	21.31	8.45	0.06	1.11	1.37	−0.13	2.34	0.83	2.33
280	29.80	22.34	8.37	0.05	1.07	1.33	−0.07	2.15	0.85	2.37

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图3显示了所测雷暴风事件发生的日期(沿径向，1为1月1日，365为12月31日)和方向(定义为140 m高度处以1 s阵风风速为中心的1 min内的平均风向^[11])。观察到雷暴风事件频繁发生于夏季(84%)，春季(10%)和秋季(6%)偶有发生，统计范围内冬季未发生，雷暴风方向没有典型的特征，但是相对而言，西北风方向占据较大比例，上述现象均与北京市的常年气象统计数据及雷暴风气候特征较为一致^[20]。图4为雷暴风事件发生的时间分布情况，可以发现大部分雷暴风事件更倾向于在下午及晚上发生，上午及凌晨发生的较少，这与意大利等其他地区雷暴风发生的时间特性较为一致^[21]。

图  3  雷暴风事件发生方向和日期(距原点的径向距离)

Figure  3.  Direction and date (radial distance from the origin) of thunderstorm outflow event

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图  4  雷暴风事件发生时间分布图

Figure  4.  Number of thunderstorm outflow events detected at different hours of the day

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3   雷暴风风场特性

基于北京气象塔的实测数据，将不同高度获得的70个雷暴风事件发生时的风速记录分别根据第1节介绍的雷暴风模型进行建模。在此基础上，对雷暴风发生过程的风场时空特征进行了统计分析。

3.1   平均风速

突出尖峰是雷暴风风速记录的典型特征，其持续时间在风荷载和风致结构响应中起主导作用^[22]。图5显示了9个不同高度超声风速仪探测的70个雷暴风记录的30 s移动平均风速归一化无量纲函数${\gamma _V}\left( t \right)$(式(5))的均值。所有曲线均显示了与阵风锋过境情况相对应的风速突升和突降的基本特征。很明显，随着离地高度的增加，雷暴尖峰的持续时间也随之增加。

图  5  不同高度归一化移动平均风速均值

Figure  5.  The mean values of normalized slowly-varying mean wind speeds at each height

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根据SOLARI等^[11]对雷暴风持续时间的定义，进一步探究了雷暴风持时特性。如图6所示，其中T_i=−t_i和T_d=t_d分别为雷暴风速陡升和降低的时间段，t_i和t_d分别为雷暴最强烈部分开始和结束的时间；T_t=T_i+T_d是雷暴最强烈部分的总持续时间；阈值γ=0.6对应于36%最大风压值的位置。表2中展示了不同高度雷暴风记录T_i、T_d和T_t的平均值(M)、变异系数(C)和最小值(N)。结果再次确认了雷暴阵风持时随高度增加而增大的趋势。此外，T_i、T_d和T_t的平均值分别是104.27 s、223.68 s和367.81 s；T_i、T_d和T_t的最小值分别是5.8 s、5.9 s和12.6 s，从中也可发现部分雷暴风记录风速变化十分迅速。

图  6  雷暴风持续时间定义示意图

Figure  6.  Schematic diagram of definition of thunderstorm outflow duration

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为了探究雷暴风风场特性随时间的变化情况，如图7所示，定义t₀段为以140 m高度处雷暴风记录1 s阵风风速峰值所在时刻为中心的10 min记录，t₋₁、t₋₂、t₋₃、t₋₄和t₋₅表示t₀前的五段10 min记录，t₁、t₂、t₃、t₄和t₅表示t₀后的五段10 min记录。这主要源于气象塔实测数据统计发现，较多雷暴风事件的移动平均风速最大值出现于140 m高度处，如图8展示了几个典型的实测雷暴风剖面情况，星号为雷暴风1 s阵风风速峰值发生时刻不同高度风速仪所获30 s移动平均风速值，曲线为相应的剖面拟合值。

图9显示了70个雷暴风事件在t₋₅、t₋₄、t₋₃、t₋₂、t₋₁、t₀、t₁、t₂、t₃、t₄和t₅时段中心时刻归一化移动平均风速均值剖面图随时间变化情况。可以观察到，雷暴风发生前后风速剖面单调递增，风速突增后，剖面呈现先增大后降低的趋势，t时刻的风剖面呈现即轻微的“鼻子状”特征。该特性与大尺度稳态强风有较大区别，也进一步证明了结构抗风设计中应单独考虑雷暴风等极端风气候的影响。

表  2  不同高度雷暴风持时特征

Table  2.  Characteristics of duration of thunderstorm outflows at different heights

高度h/m	M(Ti)	C(Ti)	N(Ti)	M(Td)	C(Td)	N(Td)	M(Tt)	C(Tt)	N(Tt)
8	44.63	0.64	14.90	49.68	0.72	14.60	94.31	0.53	34.80
16	47.99	0.65	5.80	57.11	0.76	5.90	105.10	0.52	12.60
32	76.70	0.84	13.30	104.65	1.67	21.30	181.35	1.06	35.20
47	78.73	0.76	18.50	82.62	0.86	14.80	161.35	0.64	43.40
64	84.74	0.90	11.90	114.84	0.69	18.10	199.59	0.63	35.10
80	94.39	0.85	15.70	109.98	0.78	11.90	204.37	0.63	31.20
140	144.14	0.89	18.20	223.68	0.84	16.00	367.81	0.71	34.20
200	191.53	0.81	20.80	342.10	0.94	20.40	533.63	0.77	42.70
280	177.56	0.86	18.50	415.89	0.94	19.80	593.44	0.78	39.40

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图  7  雷暴风事件时间分段示意图

Figure  7.  Time segment of the thunderstorm outflow event

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图  8  典型实测雷暴风剖面图

Figure  8.  Profiles of typical thunderstorm outflows

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图  9  雷暴风移动平均风速剖面随时间变化情况

Figure  9.  The variation of moving average wind speed profiles with time of thunderstorm outflows

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3.2   折算脉动风速

图10显示了47 m(图10(a))和140 m(图10(b))分别测得的70个雷暴风记录折算脉动风速$\tilde V'\left( t \right)$的概率分布直方图，并将其与具有零均值和单位标准差的高斯分布曲线进行对比，可以观察到良好的一致性。表3显示了所有雷暴风记录折算脉动风速平均值(m)、标准差(σ)、偏度(γ)和峰度(κ)的平均值和标准差。验证了将折算脉动风速模拟为具有零均值和单位标准差的平稳高斯随机过程的准确性。

图  10  折算脉动风速概率密度直方图及与之对应的高斯曲线

Figure  10.  Probability density function of reduced turbulent fluctuation and the corresponding Gaussian distribution

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表  3  雷暴风记录折算脉动风速均值、标准差、偏度及峰度的平均值和标准差

Table  3.  The mean and standard deviation of mean, standard deviation, skewness and kurtosis of reduced turbulent fluatuation for the thunderstorm outflow records detected

统计特性	均值$m$	标准差$\sigma$	偏度$\gamma$	峰度$\kappa$
平均值	−0.01	1.00	0.05	2.87
标准差	0.02	0.01	0.21	0.38

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3.3   湍流强度

湍流强度是描述风速脉动特性的重要参数。鉴于之前雷暴风数据较少，且湍流强度${I_V}$与时间的关系较弱，关于雷暴风的文献一般令$\mu {\text{ = }}1$，${I_V} = {\overline I_V}$^[23]。在此基础上，目前的研究主要针对两类问题：一类是雷暴风湍流强度${\overline I_V}$与大尺度稳态强度湍流强度的对比；另一类是雷暴风湍流强度${\overline I_V}$与离地高度h和粗糙长度z₀的关系^[23]。

根据式(6)，可以得到移动湍流强度${I_V}\left( t \right)$。值得注意的是，此处忽略掉与较小移动平均速度相对应的移动湍流强度异常大值，即$\overline u$<5 m/s且${I_V}$>0.2的情况。图11显示了9个不同高度超声风速仪测得的70个雷暴风记录移动湍流强度均值${\overline I_V}$的平均值$\langle {{{\overline I}_V}} \rangle$随高度和时间变化情况。由图11可以观察到雷暴发生前后，所有事件${\overline I_V}$的平均值随着高度的增加总体呈减小趋势。雷暴风阵风风速峰值发生时间段的湍流强度值明显较大，同时沿高度上湍流强度并未单调递减，而是在47 m处出现了轻微的增大现象。图11中t时间段的虚线为我国荷载规范规定的湍流强度剖面$I\left( {\textit{z}} \right) = {I_{10}}{\left( { {\textit{z}}/10} \right)^{ - \alpha }}$，C类地貌下$\alpha$和${I_{10}}$分别为0.22和0.23，实线为雷暴风湍流强度剖面，可以观察到与规范相比，低空下雷暴风湍流强度值较大，故在雷暴风作用下，脉动分量对低矮结构的影响应引起重视。随着数据的增多，雷暴风湍流强度剖面特性值得进一步的研究。

图  11  湍流强度剖面

Figure  11.  Turbulence intensity profiles

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图12(a)为雷暴风9个高度获得的雷暴风记录的移动湍流强度平均值与离地高度h和地面粗糙长度z₀比值的关系图。z₀值的估算方法如SOLARI等^[11]中所述，即参考当地长期大尺度稳态强风剖面，并考虑当地地形和来流方向的粗糙度特征计算^[19]。由图12可以发现，雷暴风${\overline I_V}$与h/z₀几乎没有关系，与大尺度稳态强风不同。图12(b)为雷暴风移动湍流强度平均值与移动平均风速最大值的函数，可以观察到其相关性亦较弱。

图  12  湍流强度与h/z₀和${\overline V_{\max }}$的关系图

Figure  12.  Function of the turbulence intensity with h/z₀ and ${\overline V_{\max }}$

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然而，值得注意的是，与大尺度稳态强风事件数据进行比较中发现，如果采用传统大尺度稳态强风模型建模雷暴风，即采用瞬时风速与10 min平均风速差值得到脉动风速，则大尺度稳态强风湍流强度值远大于雷暴风。反之，若采用雷暴风模型建模大尺度稳态强风，即采用移动平均方法获取脉动值，则大尺度稳态强风的平均湍流强度值降低并与雷暴风接近，该特性值得进一步的统计对比分析。

3.4   湍流积分尺度

湍流积分尺度是结构风荷载分析中的重要参数，定义了脉动风中湍流涡旋平均尺寸的大小。本文中湍流积分尺度是采用折算脉动风速的自相关函数法计算得到，取0.05为阈值进行归一化自相关函数积分来估计时间尺度${T_V}$^[24]，则湍流积分尺度可由泰勒假设确定为${L_V} = {\overline V_{\max }}{T_V}$。图13为所有雷暴风风速记录的湍流积分尺度${L_V}$与h/z₀和${\overline V_{\max }}$的关系图。可以观察到雷暴风湍流积分尺度${L_V}$随着h/z₀的增大呈现轻微的增大趋势，反映了旋涡平均尺度随着高度的增加而变大的现象，可能由于雷暴风由发生地移动至气象塔所在位置，近地面旋涡在建筑物等的影响下尺度较小，而高空处雷暴风四散涡成分较少，主要为下沉气流移动产生，旋涡尺寸相对较高。此外，雷暴风湍流积分尺度${L_V}$呈现出了明显的随${\overline V_{\max }}$的增大而增大的趋势，这与大尺度稳态强风的特征类似。

图  13  湍流积分尺度与h/z₀和${\overline V_{\max }}$的关系图

Figure  13.  Function of the turbulence integral length scale with h/z₀ and ${\overline V_{\max }}$

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图14为70个雷暴风事件湍流积分尺度均值随高度和时间的变化情况。可以观察到，湍流积分尺度随高度的增加而不断的增大，对于高层建筑，应注重涡旋的作用。在雷暴风阵风风速峰值发生时间段，湍流积分尺度值最大，t₁和t₋₁段的湍流积分尺度值次之。

图  14  湍流积分尺度剖面

Figure  14.  Turbulence integral length scale profiles

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3.5   功率谱密度

现有雷暴风研究文献一致地肯定了雷暴风折算脉动风速的功率谱密度(PSD)与大尺度稳态强风的PSD具有相似的性质^{[14, 23]}。图15为雷暴风不同高度处的PSD关于折算频率$f = nL/\overline V$和$f = n{\text{z}}/\overline V$的曲线图，可以观察到，图15(b)中不同高度的功率谱密度曲线可呈现基本统一的尖峰，故采用折算频率$f = nL/\overline V$比采用$f = n{\text{z}}/\overline V$更有利于雷暴风PSD参数化的实现。

图  15  不同高度折算脉动风速功率谱密度曲线图

Figure  15.  Power spectral density of reduced turbulent fluctuation at different heights

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较早被人们认可并广泛采用的脉动风功率谱是Davenport谱：

式中：$f = nL/\overline V$；$L =$1200 m，我国规范即采用该谱。此后，VON KARMAN^[25]、SOLARI等^[11]学者又分别提出了一些功率谱的经验表达式，并被一些国家规范采用。

Von Karman谱(日本规范AIJ 2015)^[26]公式为：

Solari谱(欧洲规范Eurocode 1)^[27]公式为：

图16给出了四个140 m高雷暴风记录的功率谱与上述经验功率谱曲线的对比情况。可以发现，雷暴风谱和经典谱在惯性子区均满足Kolmogrove的“−5/3次方律”，但存在一定的差异。相对而言，雷暴实测谱与Von Karman谱拟合效果较好，特别是在谱峰和高频处，但低频部分存在能力微高估问题，Davenport谱与雷暴谱峰值对于频率相差较大，Solari谱在低频及高频部分存在高估实际谱，谱峰处存在明显的低估问题。对于北京市区雷暴风风场，在结构抗雷暴风设计中，可以考虑应用Von Karman谱计算雷暴风荷载。

图  16  折算脉动风速功率谱密度

Figure  16.  Power spectral density of reduced turbulent fluctuation

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鉴于此，亦可采用Von Karman谱模型进行湍流积分尺度的估计，图17中展示了针对图14中t时段两种方法获得的湍流积分尺度对比情况，可以看到谱方法拟合值总体大于本文3.4节相关法获得的结果。相对于风场的其他特征指标而言，湍流积分尺度的估算值一般更趋于离散，与计算方法关系较大，值得进一步的深入研究。

图  17  不同方法获得湍流积分尺度对比图

Figure  17.  Comparison of turbulence integral length scale obtained by different methods

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3.6   阵风因子

阵风因子在雷暴风荷载和结构响应中起着关键作用^[28]。雷暴风阵风因子可由式(8)表示。鉴于雷暴风的瞬时特性，如第1节所述，一般取1 s时距进行雷暴风阵风风速峰值$\hat V$的计算，${\overline V_{\max }}$为30 s移动平均风速最大值。图18展示了所有雷暴风记录的阵风因子与h/z₀和${\overline V_{\max }}$的关系。可以观察到雷暴风阵风因子随h/z₀和${\overline V_{\max }}$的增大呈现轻微的降低趋势。

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  18  阵风因子与h/z₀和${\overline V_{\max }}$的关系图

  18.  Function of the gust factor with h/z₀ and ${\overline V_{\max }}$

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表4所示雷暴风事件发生过程中不同时间段阵风因子随高度变化情况。可以发现，雷暴阵风风速峰值发生前后的时间段阵风因子相对小于阵风风速峰值发生时间段。阵风因子总体呈现随高度增大而减小的特性，但在47 m 处出现了轻微的增大现象，与湍流强度剖面特征类似，这可能是由雷暴风独特的竖向风剖面特性所决定。随着数据的增多，雷暴风剖面特性值得进一步的研究。此外，可以观察到雷暴风近地面的阵风因子远大于大尺度稳态强风规范给定值1.2，对结构的安全十分不利。

表  4  不同高度阵风因子值

Table  4.  Gust factors at different heights

高度h/m	雷暴风发展时间段
	t−5	t−4	t−3	t−2	t−1	t	t1	t2	t3	t4	t5
8	1.44	1.42	1.44	1.45	1.48	1.53	1.53	1.50	1.47	1.42	1.38
16	1.39	1.35	1.37	1.35	1.37	1.48	1.48	1.41	1.38	1.34	1.33
32	1.29	1.30	1.29	1.27	1.30	1.35	1.35	1.33	1.32	1.27	1.26
47	1.29	1.33	1.29	1.29	1.30	1.36	1.35	1.33	1.30	1.28	1.30
64	1.26	1.29	1.26	1.26	1.25	1.31	1.31	1.31	1.27	1.27	1.28
80	1.26	1.28	1.25	1.24	1.26	1.27	1.28	1.31	1.28	1.26	1.25
140	1.19	1.23	1.19	1.22	1.20	1.26	1.23	1.25	1.20	1.23	1.18
200	1.18	1.19	1.17	1.19	1.17	1.17	1.21	1.20	1.18	1.21	1.18
280	1.23	1.26	1.27	1.22	1.19	1.17	1.20	1.21	1.18	1.19	1.16

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4   结论

本文采用现场实测数据，探究了北京市区70个雷暴风事件的风场时空统计特性。主要结论总结如下：

(1)北京市区雷暴风事件在夏季出现的日数占总数的84%；出现的时间段主要是北京时间的下午及傍晚时分；雷暴风风速突增时一般伴有明显的风速突变现象，但峰值风速发生时的方向大部分为西北方向；随着高度提升，雷暴风持时逐渐增大，均值为367.81 s，且风速陡升持时约为降低持时的一半。

(2)雷暴风过境中，平均风速、湍流强度和阵风因子陡然增强；在雷暴风峰值风速发生时段，平均风速剖面均值沿高度呈现先增大后降低的趋势，转折点为140 m高度处，呈现轻微的鼻形特征；湍流强度和阵风因子沿高度呈现先降低后增大继而再降低的趋势，且转折点为47 m高度处，与大尺度稳态强风特性存在较大差异，且雷暴风统计结果均大于大尺度稳态强风的对应值。

(3)雷暴风发生过程中，湍流积分尺度总体上随着高度和平均风速的增大而变大，与大尺度稳态强风的特征类似；北京地区雷暴风功率谱可采用Von Karman谱模型近似估计。

(4)在雷暴风风场中，脉动分量对低矮结构的影响应引起重视。而对于高层建筑，应注重涡旋的作用；结构设计中忽视雷暴风的影响将造成安全隐患，随着实测数据的增多和研究的深入，亟需建立雷暴风风场统一模型，提高结构抗雷暴风设计可靠度。