武汉地区雷电预警阈值研究

利用湖北新一代多普勒雷达、闪电定位仪、电场仪等探测设备获取的大气探测资料,采取概率统计方法,就武汉市2012年1月至2014年7月184次雷暴过程中的1067次闪电和预警指标的相关性进行统计分析,初步确定武汉地区雷电预警指标阈值。结果表明：雷电发生与大气电场强度、雷达回波反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量等指标关系密切;大气电场强度阈值为2 kV/m左右;-10 ℃高度上回波强度大于等于40 dBz且回波顶高为6 km左右、垂直累积液态水含量大于等于10 kg/m2可以作为武汉地区雷电预警阈值,且不同的月份阈值有所变化。     

西安市周边大气电场特征分析

利用西安周边7个大气电场探测站2010—2011年有效样本,分别计算各站的大气电场强度平均值、最大值、最小值,电场强度平均值世园站最大,长安站最小,电场强度最大负极值出现在临潼站(-81.7kV/m),电场强度最大正极值出现在秦都区(39.64kV/m)。根据影响范围将样本分为区域性(3个县区站及以上)和局地性(3站以下)雷电过程两类,7个探测站共有雷电天气过程样本24d,其中局地性19d,区域性5d。对典型区域性雷电天气过程进行分析,结果表明:电场强度平均值对雷电的发生有指示性,如果大气电场强度大于平均值,预示探测站上空有带电荷的雷暴云在发展;大气电场强度曲线中抖动跳变、第一个正负极值、最大负极值和最大正极值4个特征量对雷电天气的出现有明显预警指示,一级预警(电场值为2kV/m)提前量为4~86min,平均提前量约22min,抖动跳变预警平均提前量约18min。     

呼和浩特市重点区域的雷电预警方法初讨

通过对重点区域中国航天科工集团第六研究院附近地区大气电场的观测分析,重点分析有闪电发生时,雷暴天气过程大气电场及大气电场变化率的特征。通过对多个近距离雷暴活动的发生、发展及消散过程的分析,得出雷暴天气下的大气电场特征及变化规律;找出了针对航天六院附近地区的雷电预警的电场强度和变化率的雷电预警指标,用电场幅值阈值和差分阈值两种方法并结合闪电定位资料建立了预警模型为内蒙古地区针对重点区域有针对性的开展雷电预警预报工作打下基础。     

基于地面电场的凉山地区雷电预警方法研究

本文利用凉山地区2014~2015年雷电实况观测资料和地面电场资料,采用电场强度阈值预警和电场极性跳变预警两种方法对地面电场预警雷电天气的有效性进行了分析,并综合这两种方法,选取电场强度E和电场变化率△E两个参数,分雨季、非雨季(包括干季和过渡季节)确定了预警阈值,并检验了预警有效性。结果表明:(1)不同季节的雷电天气地面电场预警阈值不同。(2)综合运用E和△E的预警阈值这两个参数进行雷电天气预警,可小幅度提高其预警有效性。     

基于大气电场的雷电监测预警技术研究

通过安装于海口永庄地面观测站内的AMEO340大气电场仪监测到的2011年度大气电场资料,并结合闪电定位、多普勒雷达资料,重点研究小范围区域(监测点中心2km区域)内过顶雷暴天气大气电场特征,寻找雷暴发生时大气电场强度的预警阈值以及预警时间值,为今后针对高尔夫、油库等小范围区域开展雷电预警专项服务打下基础。     

地面电场资料在雷电预警技术中的应用

论述利用地面电场仪的探测资料对雷电预警预报的技术方法，以大气电场测量为基础，利用地面电场仪的组网，实现自动、连续、实时监测雷雨云中强雷电活动中心在地面产生的电场强度、极性以及闪电数等，提供监测范围内雷暴强电荷活动中心的发生发展演变特征和整个雷暴过程中雷电活动位置和发展信息。同时结合闪电定位系统的观测，为雷电的监测和预报提供更充分的信息。     

电场时序差分在雷电预警中的有效性分析

目前国内应用地面大气电场仪进行雷电预警一般使用阈值法,这一方法直接使用电场观测值的多重阈值来进行预警,在实际应用中容易出现误报和漏报的现象.本文通过对晴天大气电场和雷暴天气大气电场分析了大气电场时序差分的基本特征,并结合SAFIR3000闪电定位观测数据,对典型雷暴过程下的电场时序差分进行了深入分析.本文还选取了有雷暴发生和无雷暴发生的预警应用个例进行了分析,分析结果表明电场时序差分的应用能在一定程度上提高雷电预警的效率.     

北京地区大气电场的特征及雷电预警中的订正分析

摘要：利用北京市气象局4个大气电场仪2009年春季、夏季和秋季的监测资料,分析了本地区大气电场各季节日变化、晴天和雷暴天气下的变化特征,分析结果表明：北京地区全年大气电场具有“双峰双谷”的日变化特征,峰值出现在07～09时和20～23时,谷值出现在04～06时和15～17时,全年大气电场的平均值为0.31 kV/m;全年晴天大气电场的日变化规律要比年平均更为明显,其电场值要比全年日平均值大40%左右;雷电的发生与电场仪的快变抖动之间存在着很好的对应关系。根据大气电场的变化特征和所对应的雷暴过程对大气电场的雷电预警阈值进行了订正,研制出新的三级雷电警报阈值分别为2.84 kV/m、5.58kV/m、8.29kV/m,并对警报阈值进行可靠性检验,即将新的三级警报阈值的准确率和电场仪默认的警报阈值的准确率进行比较分析;分析结果指出,夏季三个级别警报阈值的准确率分别为67.4%、78.4%和90.6%,一级警报阈值的准确率提高了约25%,二级和三级警报阈值的准确率提高了5%-20%。最后,结合闪电定位资料和北京城八区局地电场监测网分析了2009年6月16日一次雷云经过本市的放电过程,为在其他气象探测资料（雷达、探空、闪电定位等）无法提供的或者通信电力无法保障的地区使用电场仪预警雷电的发生提供参考。     

青岛地区电场仪资料在一次雷暴天气过程中的应用分析

利用大气电场仪资料,结合天气实况、天气雷达和闪电定位仪等资料,对2013年7月1日青岛地区一次雷暴天气过程进行了综合分析。结果表明,当地面电场强度曲线在几十到几百毫秒量级内发生极性反转,变化幅度在2 kV/m以上,且完成后电场值会迅速回到极性反转前的电场值附近时,可以判断为发生了一次地闪。单站电场强度曲线可以反映出雷暴云与测站间距离的变化,闪电发生前电场强度的增加可为雷电预警提供时间。大气电场仪组网监测资料可以对雷暴云的移动路径做出判断。综合分析大气电场仪组网数据、天气雷达以及闪电定位资料等多源资料,可以更好地判断雷暴云的活动状况,提高雷电的预警准确率和时间提前量。     

利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法

电场强度预警应以电场强度到达的门限等级、电场曲线初始阶段是否有快变抖动为判断的标准,雷电距离预警以雷电发生的位置和电场仪之间的距离为参考.综合两种预警手段,并结合人工判断雷电的移动趋势、对预警提前时间的要求以及电场仪安装的位置和本地的地形条件等因素,实现更准确的雷电短时预警.     

利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法

电场强度预警应以电场强度到达的门限等级、电场曲线初始阶段是否有快变抖动为判断的标准,雷电距离预警以雷电发生的位置和电场仪之间的距离为参考。综合两种预警手段,并结合人工判断雷电的移动趋势、对预警提前时间的要求以及电场仪安装的位置和本地的地形条件等因素,实现更准确的雷电短时预警。     

基于假设性检验的地面大气电场预警阀值确定方法

采用假设性检验的方法,利用电场幅值法和电场差分幅值法两种方法,分别检验了闪电发生前10 min与雷暴整个过程的电场信号是否存在显著性差异,结果显示均存在显著性差异,并进一步得到了电场幅值和电场差分两种预警方法的初步阈值。经过对多个典型雷暴天气的研究,调整了两种预警方法的初步阀值,确定金华地区大气电场幅值阀值为±4.0 kV/m(简称"新电场幅值阀值"),电场差分阈值为±1.0 kV/m。通过与现第三级电场幅值阀值(±7.0 kV/m)相比较,两种预警方法的漏报现象均有明显改善。新电场幅值阀值预警与现第三级电场幅值阀值相比,报警率从31.2%提高到84.0%;电场差分阀值预警的报警率提高到99.0%。总的来说,两种预警方法的预警时间段与闪电定位系统探测闪电(实际闪电)的发生时间段基本一致,但首次报警时间均滞后于首次探测的闪电发生时间,这也易存在一定的漏报现象。新电场幅值阀值与电场差分阀值两种预警方法相比较,新电场幅值阀值预警的报警次数明显多于实际闪电次数,易造成多次报警;而电场差分阀值预警的报警次数与实际闪电次数更为接近。     

大气电场仪在雷电预警中的应用

为了提高雷电预警和雷电防护技术服务,有效地探测雷电的发生、发展,利用大气电场仪,实时获取雷电的发生、发展观测数据,结合雷达、闪电定位、卫星等其他观测资料,追踪出雷电的移动轨迹和电场强度变化,按指数趋势对未来趋势进行系统分析,形成特定区域的雷电短时预警,避免和减轻雷电可能造成的灾害和损失。      

基于大气电场资料的雷电临近预警研究

通过分析深圳地区2012年6—9月17次雷暴过程的电场观测资料,并结合广东省闪电定位资料,发现当雷暴云移近电场仪测站时,在测站的防护区内(距测站10 km半径范围内),闪电发生前的电场幅值快速增加且伴随有快变抖动的现象,并且快变抖动和闪电的发生具有0-1化对应关系,即当有电场的快变抖动出现的情况下,电场达到一定阈值并维持一段时间后,防护区内发生闪电的可能性很大.因此根据大气电场的波形特征,提取出与闪电相关性较高的因子,利用多元回归技术建立一套预报方程,根据该预报方程得出最佳预警参数.结果表明:当大气电场阈值达到0.86 kV/m,且在10.73 min内电场能维持在阈值上,并伴随有电场的抖动时,在防护区内发生闪电的可能性很大,预警准确率达53%.     

基于多源监测数据的雷电预警方法

以浙江省气象台已经业务运行多年的基于雷达数据的雷电预警产品(预警时效为60min,分辨率为1km×1km,4个预警等级)为基础,融合闪电定位系统数据和大气电场数据,提出一种基于多源监测数据的雷电预警方法。使用2018年的观测数据进行预警效果检验,结果表明:雷电预警的漏报率为31.89%,空报率为30.54%,临界成功指数为60.53%,比使用单一监测数据的雷电预警效果有所提高。由此可见,该雷电预警方法对浙江省雷电天气的预警具有参考价值和指示意义。     

大气电场资料在雷电预警中应用

通过分析浙江省嵊县地区2007年6-10月12次强雷暴过程的电场观测资料,并结合该省闪电定位资料,发现当雷暴云移近电场仪测站时,在测站的防护区内（距测站10 km半径范围内）,闪电发生前的电场会出现快变抖动现象,并且快变抖动和闪电的发生具有0-1化对应关系,即当有电场的快变抖动出现并且在一定时间内电场值数次达到一定阈值时,电场值会随着时间增加而达到防护区内闪电出现的强度,很少有出现电场快变抖动而没有产生闪电的情况,利用多元回归技术提出雷电预警方法,将12次雷暴过程数据作为预报资料,得出预报方程及电场最佳预警参数。分析结果表明,当闪电集中发生在距电场仪10-15 km范围内,并达到电场仪预警条件时,为最佳预警时间,预警准确率达到73%。     

基于闪电距离判定、雷达产品阈值控制的雷电预警算法研究

从研发专业雷电临近预警服务产品及提高其时效性的目的出发,以0.01°×0.01°栅格、6min为一个预警单元,在雷达阈值控制的雷电临近预警模型的基础上,对每个预警网格进行前5个时段内所发生闪电与网格的距离计算,按闪电逼近网格的距离和变化趋势确定预警规则,生成当前时刻往后6min栅格、重点区域雷电发生情况的临近预警产品,并对模型的预报成功率进行了定量和定性化的评估,结果表明该模型相比传统依靠雷达阈值控制进行雷电临近预警的方法在栅格、区域的预报准确率都有一定的提高,计算速度快,可以较好地被应用到实际特别是专业雷电临近预警服务中。     

基于大气电场的雷电监测预警方法

利用大气电场强度数据设计了一种雷电监测预警方法,并对江西省南昌县2020年8月的一次雷电过程进行预测。首先对大气电场仪采集的电场数据进行去噪处理和缺失填补,然后利用经验模态分解法分解大气电场数据,得到大气电场数据的幅值和频率的分布特征,运用多元回归模型构建雷电预警模型,预测未来一段时间内的大气电场强度值。参考大气电场强度等级划分表,开展雷电监测预警。结果表明,运用模型预测的大气电场强度结果与实况之间的可决系数均在0.9以上,即大气电场强度预测结果与实况较为接近,该监测预警方法具有一定的可行性。     

地面大气电场资料在强对流天气预报中的应用

利用大气电场仪对2008年6～10月天津地面大气电场变化进行连续监测。讨论晴空、稳定型降水、飑线和暴雨天气下地面大气电场强度特点,结合新一代多普勒天气雷达资料和闪电定位资料,对2008年9月4日飑线过程和2008年7月14日暴雨过程进行分析。结果发现:大气电场仪曲线在雷暴发生前15～50min剧烈变化,在强对流天气的雷电监测中有明显的指示作用。结合雷达资料和闪电定位仪资料能够提高雷电预警和短时临近预报的准确率,多站点的大气电场仪数据能够扩大雷暴监测范围并且判断雷暴云移动路径。     

基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.