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.     

基于卷积神经网络的雷电临近预警模型

从研究人工智能雷电临近预警模型的目的出发,以卷积神经网络模型为基础,结合多个时间序列的雷达产品(组合反射率、液态水含量、回波顶高)与闪电数据,对雷电临近预报方法进行基于卷积神经网络结构的应用,以福建省2017—2018年雷达、闪电数据为样本完成了模型的训练与预测研究。训练结果显示,15~30 min模型训练样本测试集准确率为0.7985;选取福建省2019年20个雷电过程验证分析表明,15~30 min模型对动力抬升型雷电过程预警TS评分为0.716,夏季局地热雷暴预警TS评分为0.694,与常规采用雷达、闪电阈值控制的雷电预警算法相比,准确率有一定的提高,具有一定的实践意义。     

2016—2019年湖北省气象预警信号的时空分布特征与发布原则

研究气象预警信号发布的时空特征与发布原则,对监测极端灾害性天气和发布预警信号有一定的指示意义.对湖北省2016—2019年期间发布的气象预警信号运用分类统计法按信号类别、等级、发布时间、发布区域进行统计分析,发现暴雨、大风、雷电、大雾、高温为主要的预警信号,预警落区主要分布在鄂东南、鄂西南,预警发生时间主要集中在夏季的7—8月.在此基础上,提出了湖北省气象预警信号的发布原则.     

深圳近10年暴雨分区预警信号分布特征及质量评估

通过对2010—2019年深圳暴雨分区预警信号历史资料的分类统计和质量评估,分析了深圳暴雨预警的时空分布特征和预警准确率,结果表明:近10年深圳暴雨分区预警次数呈逐年波动上升趋势,2013年开始高级别暴雨预警次数显著增多;前汛期(4—6月)和后汛期(7—9月)发布次数基本持平;预警发布频次呈北多南少分布,后汛期高级别预警次数增多,高频区向东向南转移。暴雨预警TS评分占72.3%,预警提前量约为30 min,暴雨红色预警准确率最高,橙色最低,后汛期暴雨预警准确率高于前汛期。在极端降水增多、服务需求更加精细的新形势下,需加强区域极端灾害天气的监测预报能力、合理设置预警发布指标、细化气象灾害防御指引和服务,提高预警准确率,增强暴雨预警信号的防御效果。     

基于多源资料的新会雷电预警效果检验

利用粤港澳闪电定位以及江门新会电场强度资料，挑选了2017年14次强雷电天气过程，对比分析了闪电发生前的电场强度和差分电场强度分布特征，进一步检验了电场阈值和差分电场阈值下雷电预警效果。结果表明：(1)新会电场站附近闪电密度中心达到18次/km²,西北部闪电密度高，东南部低。(2)闪电距离越近，发生闪电前30 min产生的最大电场、平均电场强度越强，闪电的差分电场值较大，10～20 km闪电产生的电场极性较为稳定。(3)用电场阈值进行预警时，新会电场阈值设定建议不超过6 kV/m;用差分电场阈值进行预警，能提高临界成功指数(CSI)、降低虚警率(FAR),对于中短距离(14 km内)的闪电预警效果更好。(4)对于准确预警的雷电，雷电距离越近，或电场(差分电场)阈值越大，雷电预警的提前量越小；采用差分电场阈值时，较采用电场阈值的预警提前量整体减小，阈值5 kV/m内10～20 km雷电预警提前量下降更为明显。     

一次致灾雷暴过程的闪电雷达回波特征分析

利用雷电监测预警网、多普勒雷达、区域自动站降水同步资料,对2009年7月6日发生在秦皇岛市的一次大面积致灾雷电、暴雨天气,进行了详细分析.结果表明:本次致灾雷电过程以负地闪为主,闪电出现频率最大为712次/h.闪电放电轨迹分布特征呈西北—东南分布,由北向南移动,闪电出现频率最大时,每小时降水量超过100 mm,闪电发生...     

2021年6月吉林省对流天气预警信号评估

利用吉林省2021年6月省级气象业务单位发布的68个预警信号,对不同类型的对流天气预警信号进行了初步的分析评估.分析发现:各类对流天气预警信号中,雷电预警信号占比达60％,冰雹和雷暴大风预警信号占比15％左右,暴雨预警信号最少;对流天气预警信号发布有较明显的地区差异,基本呈现东西两侧预警信号少而中部多的形势,特别是中部偏北的长春和吉林两个地区最多;对流天气预警信号发布时间最早为04:14,最晚为23:44,发布预警时间主要集中在11—20时;对流天气预警信号的发布时间与用户获取时间之差,最短为5min,多数在5～15min.     

雷电临近预警系统的运行试验

介绍了中国气象科学研究院研发的雷电临近预警系统(CAMSLNWS)在北京地区开展的业务运行试验.通过运行测试以及预警结果与闪电监测结果的对比评估,表明:CAMS.LNWS能够稳定运行,定时读取多种探测资料、自动生成并循环显示雷电发生概率、雷电活动区域移动趋势和重点区域雷电危险度等级三种雷电临近预警产品;CAMS.LNWS的雷电发生概率预警产品具有较高的命中率,能够较好地对0～30min内可能发生闪电的区域进行有效预警;随着预警时间的延长,CAMS.LNWS的预警效果会有所降低.     

东莞分镇暴雨预警信号的发布特征与质量评估

对2016—2020年东莞分镇暴雨预警信号进行统计分析及质量评估，结果表明：2016—2020年东莞分镇暴雨预警信号次数总体呈现逐年上升趋势，分镇暴雨预警信号占所有预警信号的比例稳定在50%以上；总降雨量偏多和暴雨日数较多的区域，分镇暴雨预警信号发布次数相应较多；分镇暴雨预警信号的发布集中在汛期，后汛期比前汛期的频次多；前汛期分镇暴雨预警的高频区是水乡片，后汛期分镇暴雨预警的高频区是丘陵片。分镇暴雨预警TS评分率较高，为89.5%,后汛期比前汛期的准确率高，前汛期提前量比后汛期提前量早。     

大连地区闪电活动时空特征分析及雷击风险度综合指数预测研究

本文利用辽宁省大连市2007年1月—2011年12月连续5 a的闪电监测数据,分析了大连地区闪电频数和强度的时空分布特征,并基于雷电频次和强度构建雷电危险度综合指数预测模型。研究结果表明,大连地区闪电高发期集中在6—8月,该段时间内闪电数超过全年闪电总数的80%;6、7月雷电明显集中于午后和夜间,而从8月开始雷电发生时间向凌晨时段集中,午后明显减少,夜间闪电次数略高于白天。大连地区大部分区域的平均雷击密度值低于10次·km-2,两个极大值中心位于长海县和普兰店市;大连地区大部分区域的平均雷击强度值介于5~30 k A之间,平均雷击强度的极大值中心位于主城区、金州区、瓦房店市西部及庄河市东部,最大可达98 k A。本文依据模糊函数法综合闪电频次与雷击电流,构造雷电危险度综合指数预测模型,并以2011年4月14日雷击灾害为例,预报雷电危险度等级为4级。该模型可对大连地区的雷电危险度等级进行预测并发布预警,更加直观、方便、高效地为公众提供气象服务信息。     

深圳市近10年雷电灾害的统计分析

利用深圳市2004—2013年雷电灾害实例资料,从雷电发生的时间、区域、损失特征等方面统计分析,揭示了深圳市雷电灾害时空分布特征:深圳市年雷电灾害次数总体上呈下降趋势,其中5—8月为雷电灾害高峰期。雷电灾害高风险区主要分布在西部的宝安、福田区以及南山和罗湖的部分地区。深圳市雷灾伤亡人数97%集中在菜地、山坳(顶)、海滨浴场(海上)、广场等地,菜农等弱势群体是雷灾主要受灾对象。做好雷电灾害防御需要做好以下4点:1)建设完善的雷电监测网,为预报预警提供基础;2)建立雷击风险评估制度;3)加强雷电防护的行政和技术管理;4)加强雷电灾害防御知识宣传,增强全社会防雷意识。     

2004-2013年惠州市闪电的特征分析

基于2004—2013年惠州闪电定位资料统计分析了闪电特征,结果表明:惠州年平均闪电次数在30万次左右,以负闪为主,占总闪90.4%,正闪平均雷电流为24.8 kA,负闪平均雷电流为27.2 kA,总平均雷电电流为26.9 kA。汛期(4—9月)内闪电发生次数占总次数97.7%,是闪电发生的主要时间;午后到傍晚(12:00—20:00)占所有时次总量69%。负闪平均雷电流最高值为33.6 kA,出现在02:00;正闪为27.9 kA,出现在06:00;总闪、正闪、负闪平均雷击电流在00:00—07:00处于大值区。90%的闪电雷电流低于49.8 kA;惠州雷击大地密度分布总体呈现西多东少,在龙门西南部山区、博罗西部以及中部山区、城区东部山区、惠东西北部以及仲恺区、惠阳区明显偏多,平均雷电流在博罗西部、仲恺区、大亚湾区以及惠东山区也偏高。     

武汉市油气库雷电预警服务系统设计与应用

依托湖北省气象局科技发展基金项目,湖北省防雷中心于2013年开发出武汉市油气库雷电预警服务系统。在介绍该系统设计思路、主要功能、运行流程的基础上,以2013年7月5—6日武汉市一次强降水过程为例,选取湖北省气象局所在地周边两家加油站作为服务对象进行系统应用测试,跟踪检测系统运行情况及服务效果。结果表明,雷电预警系统闪电监测准确,预警及闪电信息发布及时,服务对象对此反馈良好。     

2015—2019年辽宁省暴雨红色预警信号分布及其特征

利用2015—2019年辽宁省发布的暴雨红色预警信号和1605个自动站的分钟级降水资料,统计暴雨红色预警信号和短时大暴雨年际变化和时空分布,分析暴雨红色预警信号的高分布区、易发时段。结果表明：2015—2017年辽宁省暴雨红色预警信号发布站数逐年递增,最大值出现在2017年,发布站数为147个;2015—2018年预警信号准确率提升,提前时间略减少,最低值为2018年,提前时间为19 min;2019年比2018年暴雨红色预警信号发布站数减少59个,提前时间增加29 min;暴雨红色预警信号的空间分布为东南部地区多、中部地区少;暴雨红色预警信号多在夜间发布;在辽宁省发布的50%以上的暴雨红色预警信号中,降水量达到预警发布标准的时间滞后于最大雨强出现时间90 min,最大雨强出现时间为暴雨红色预警信号发布的重要指标。为了达到防灾减灾的服务效果,发布暴雨红色预警信号时,应充分考虑最大雨强出现时间、发布时机、短时大暴雨高发区及地形的影响。     

广西雷电监测预警服务系统的设计与应用

基于B/S架构设计开发了广西雷电监测预警服务系统,系统将大气电场、闪电、雷达产品和雷灾等气象数据存储在自建的雷电信息数据库,具有雷电信息查询统计、雷暴过程实时监测、预警产品制作展示、预警信息发布、雷灾分析、雷电报文制作等功能,实现了广西雷电监测预警服务一体化的目标。     

雷达资料在黔东北雷电预警中的应用研究

利用贵州省铜仁市新一代多普勒天气雷达资料和贵州省气象局闪电定位仪资料,对黔东北2013-2015年5-8月对流性降雨过程中的雷电活动与雷达回波单体之间的相关性进行统计分析,提取出反映雷电活动的雷达产品特征量,得出该区域雷电预警阈值。结果表明:35.0 d Bz回波顶高(ET)突破-10℃层高度和25.0 d Bz回波顶高突破-20℃层高度这两个指标预警效果较好,成功预警率POD为0.99和0.96,预警提前时间Tw分别为23和17 min;回波顶高大于9.0 km预警雷电发生,预警提前时间为11 min;垂直液态水含量可以作为雷电预警的必要条件,其值介于5.0~15.0 kg·m-3。     

基于闪电监测定位仪资料的江门地区闪电特征分析

基于闪电监测定位仪数据资料,对广东省江门市2008—2011年的逐日闪电数据进行相关、因子和序列突变等统计分析研究。得到结论:闪电物理量中的总闪数序列能够较好地代表闪电频数物理量;总闪数和日雷电小时的候际、月际变化序列能较好地反映雷暴数和降水量的候际、月际变化的主要特征,反映对流活动的情况;利用总闪数的候突变,可以作为华南夏季风爆发时间的预测指标之一;日雷电小时的突然增加,可以作为江门地区汛期开始时间的预测指标之一。      

雷电研究的回顾和进展

该文从雷电定位技术的研发、北京地区闪电特征和时空分布、闪电活动与强对流天气过程、雷电预警预报研究、雷电物理过程研究和雷暴起电放电数值模式研究6个方面综述了雷电研究的一些结果和近期的研究进展。通过对雷电多方面的研究, 对雷电放电特征有了较系统地了解, 特别是对北京地区的雷电时空分布特征有了较清晰地认识; 在雷电预警预报技术和方法、雷电物理过程等方面也取得了一些重要进展。但由于雷电发生的时空随机性和瞬时性, 对闪电放电物理过程的观测试验和理论研究十分困难, 目前对我国闪电活动规律的认识也仍然不够全面。因此需要对雷暴内动力、微物理和起电放电过程及它们之间的相关性开展深入和长期的基础研究, 加深对雷电发生发展特征的认识和理解, 这将为雷电预警预报以及雷电监测资料在强对流天气过程的监测预警中发挥更重要的作用提供理论基础; 而在雷电激发和传输研究的基础上, 开展地闪连接过程和不同频段雷电电磁辐射对电子设备的破坏效应等雷电成灾机理研究, 将为雷电防护技术的提高提供科技支撑。     

深圳市台风预警信号的时空分布特征和效果检验

基于2006—2019年深圳市台风预警信号历史资料,运用分类统计等方法,研究了深圳台风预警信号发布的时空分布特征,分析了其与影响深圳的台风个例的内在联系和差异,并对发布效果进行了检验。结果表明:1)2006—2019年影响深圳的台风共有54个,年均3.9个。台风较多的月份主要在6—10月,9月及以后以强台风以上为主,主要在西太平洋生成。明显影响深圳的台风约占总数的59.2%,主要集中在7—9月,严重影响深圳的台风以台风以上级别为主,但也会有"小台风大影响"的个例。2)深圳市台风预警信号发布次数呈逐年波动上升趋势,与影响深圳的台风个例的统计特征基本一致。3)台风预警分区发布一般以全市(包括全市陆地和东、西部海区)发布为主,少数情况下东、西部海区(或加上海区沿岸的几个区)在陆地预警的基础上上调一个等级。4)高级别台风预警信号(台风黄色、橙色、红色)的发布难度更大,发布时机更加难以把握。     

基于Android移动设备的雷电预警实时推送技术

基于Android移动设备的雷电预警信息实时推送,不仅能满足雷电预警信息发送的及时性而且可提高预警区域的精度。因此,开展推送技术的研究具有重要的实用意义和发展前景。基于Android移动设备,利用GPS定位技术,对雷电预警信息、三维闪电监测数据进行采集,通过GPS位置数据与预警信息整合、数据格式转换、服务器和客户端XMPP协议配置以及数据初始化等过程,实现雷电预警信息的及时准确推送。用户能够及时获取所在行政区雷电预警发布信息以及附近20 km内的雷电实时发生情况,提醒做好相应预警等级的雷电预防措施。