闪电定位数据替代雷暴日人工观测初探

以深圳市为例,对近10 a闪电定位、人工观测雷暴日、天气雷达及探空资料进行分析,探讨闪电定位数据替代雷暴日人工观测的合理性和可行性。结果表明:(1)闪电定位数据与雷达回波具有较好的一致性,可用于替代雷暴日的人工观测。(2)基于最小二乘法,得到闪电定位数据与人工观测雷暴日最优匹配的半径范围为9. 24 km,在该半径范围内,闪电定位得到的雷电日与人工观测雷暴日的年平均误差2. 8 d,平均误差率4. 3%。通过雷暴日和闪电定位数据之间的比例关系分析,发现两种观测数据的一致性较好。(3)雷暴日和雷电日的环流形势和天气系统基本相同,两种天气条件下温、湿廓线的相关系数均为0. 99,且具有基本一致的环境物理条件。人工观测雷暴日和基于闪电定位得到的雷电日随闪电定位取值半径的变化特征及其二者关系的分析表明,闪电定位数据替代人工观测雷暴日的方法和结果具有较好的合理性。     

闪电定位系统与人工观测雷电日参数对比分析

雷电日是反映雷电活动规律的重要参数。通过对重庆地区35个区县人工观测雷暴资料(1951—2009年)和闪电定位系统监测资料(1999—2008年)的数理统计,重点分析了人工观测雷暴日、闪电定位系统监测的雷电日和雷击大地密度特征。结果表明:人工观测的雷暴日数远小于闪电定位系统监测获取的数据;人工观测的雷暴日局限于个人差异和地形影响,而闪电定位系统监测的雷电日局限于探测方法和设备的灵敏性,不能完全客观反映各地区雷电活动规律;雷击大地密度客观真实反映各地雷电活动特征,在此基础上获得了有效反映雷电活动规律的雷电日参数,为雷电灾害风险评估与防雷设计提供参考。     

海南闪电监测定位系统资料检验和分析

利用2007～2008年海南省闪电监测定位资料和同期海南雷电灾害个例及人工观测雷电的数据进行对比,分析总结海南闪电监测定位系统的定位误差、漏测率和误测率;并在此基础上,指出闪电监测定位资料应用中存在的若干问题及其应用前景。结果表明:海南省发生闪电绝大多数为负地闪;与雷击灾害事故对比来看,海南省闪电定位仪探测漏测率和闪击落地的定位精度平均误差偏大,但与人工观测雷暴日对比结果表明平均探测漏测率在技术标准允许范围内;晴空闪电日误测率属于技术标准允许范围;闪电定位系统的探测时间精度基本可信;闪电定位仪探测数据与降水分布的同步监测结果基本吻合,可反映出雷暴移动方向、路径及发生、发展趋势。总体来看海南省闪电定位系统数据可信度基本达到应用标准。     

云南西双版纳地区闪电活动特征

应用2017—2018年云南省VLF/LF三维闪电定位数据和1987—2006年云南省人工雷暴日观测数据,运用数理统计、空间插值等方法分析"雷都"西双版纳闪电活动的时空分布特征,运用网格法将闪电定位数据转化为网格雷电活动日,研究人工观测雷暴日与闪电定位监测资料的相关性。结果表明:西双版纳地区雷电活动从3月就开始逐渐增多,峰值出现在7—8月。就闪电频次而言,云闪少于地闪、正闪少于负闪,正地闪明显多于云南省其他地区。11月闪电强度较大,但频次较少;7月闪电频次较多,但强度较小。云闪多发生在8 km以下,平均高度为4.914 km。地闪和云闪密度分布一致,北部高而南部和东西部低;云闪的强度明显高于地闪,但在空间分布上均是北部弱而南部和东西部强。人工观测雷暴日与网格雷电活动日的逐月分布特征较一致。研究还表明:西双版纳在云南省范围内是人工观测雷暴日最多区域,也是网格雷电活动日最多区域。     

基于PC-CCA方法的雷暴日数资料序列延长模式试验

为了给防雷工程设计、雷电损害风险评估和建筑物站址选择提供更加科学准确的年平均雷暴日资料,引入主成分典型相关分析(PC-CCA)方法,建立了月雷暴日资料延长模式,用多年人工观测雷暴日资料,对江西省区域内闪电定位网探测的月雷暴日数场序列进行订正延长试验。试验结果表明,模式中提取5个主分量的总体效果最好,PC-CCA方法用于月雷暴日资料的延长是可行的;在此基础上,进行各月累加平均求取年平均雷暴日资料也是可行的。     

番禺区雷灾事故与雷暴日数、闪电定位数据的对比分析

通过统计分析番禺区雷暴日数、闪电定位监测数据等资料,总结了雷电活动的一般规律和特点;结合近年雷灾事故事例调查资料,发现番禺地区闪电密度与雷暴日数在按月分布上存在一定的差异,部分月份雷暴日数少,但每个雷暴日的闪电次数相对较多.番禺地区雷灾事故资料与闪电监测数据的关系比与雷暴日观测数据更为吻合.在雷击风险评估和建筑物防雷设...     

1971—2008年青岛地区雷电时空分布特征

选取1971—2008年青岛地区7个地面观测站雷暴日资料和2006—2009年闪电定位系统监测资料,统计分析青岛雷暴的时空分布规律,并以某大型石化项目为例,分析了该区域地闪的分布特征。结果表明：近38 a青岛地区雷暴日空间分布自东南向西北逐渐增多,季节性分布特征明显,主要集中在7月和8月。根据闪电定位资料,借助分析软件得出该石化项目附近雷电流强度分布图和雷电流累积概率分布曲线,进而得出对应的雷电流强度值,最大值为41.68 kA。利用闪电定位系统提供的地闪次数计算地闪密度Ng比用人工观测资料计算的结果更为客观,研究结果可为雷电灾害风险评估提供评估参数。     

1964-2013年河源地区雷暴日特征分析

选取河源市1964—2013年共50年的人工观测雷暴日资料以及2012—2013年的闪电定位数据分析河源地区的雷暴日特征,结果表明:河源市雷暴日数具有明显的年代际变化特征,总体呈现缓慢震荡减少的趋势;由M-K检验结果发现市区雷暴日数在1988年前后发生突变,河源市4个县的年际突变时间在1982—1992年范围间。在2012—2013年时间段内,由闪电定位仪数据得到的雷电日与人工观测雷暴日的月变化趋势基本一致,但雷电日数远大于雷暴日数,可能与人工记录的缺失或闪电定位仪误记有关。     

册亨县闪电定位资料与人工观测雷暴日的对比分析

利用2006—2011年贵州省闪电定位仪资料和册亨一般站人工观测雷暴日资料,对人工观测雷暴日与闪电定位仪监测到的雷电日、地闪密度等进行时间和空间上的分析,找出册亨县雷暴活动的相关规律。     

山东省雷电活动的时空变化特征

利用卫星观测到的闪电资料和山东省雷暴资料对山东省雷电活动进行时空变化特征分析。结果表明,雷暴日的空间分布特征与卫星观测到的闪电密度空间分布大体一致;雷暴日的季节分布特征与卫星观测到的闪电季节分布大体一致;山东省的雷暴日变化具有从20世纪60年代中后期开始,年雷暴日数具有明显的线性减少趋势,并呈现出在波动中下降的特点。     

雷击地闪密度与雷暴日数的关系分析

根据美国卫星观测得到的我国各省区年平均总闪电资料并计算出各省区的年平均地闪密度(以下简称地闪密度);根据全国各省区220个站点的年平均雷暴日资料,按照<建筑物防雷设计规范>GB50057-94(2000年版)(以下简称<规范>)公式计算出全国各省区的地闪密度.比较两种方法得出的地闪密度,发现存在较大的差异,且不同区域差异变化很大.用单位雷暴日地闪密度概念,分析了我国各地单位雷暴日地闪密度的差异及其原因,指出单位雷暴日地闪密度能粗略反映与我国气候特征相适应的地闪密度的分布状况.进一步分析湖州市2007年人工观测和闪电定位仪观测的闪电资料,得到相同的结论.从而提出<规范>规定的地闪密度计算公式存在较大误差,应对其进行进一步的修订和完善.     

从空间探测闪电的综述

从空间探测闪电 30多年的历史看 ,一些卫星闪电遥感仪器已提供了许多极有价值的资料 ,例如 ,闪电全球范围内发生的频率 ,其随纬度和季节的变化以及日变化 ,超级闪电的发生等等。这些资料在雷电灾害预警预防、强对流天气监测、某些军事目标的识别等业务和科研工作中得到了应用。本文是关于空间探测闪电的一个综述 ,主要介绍过去 35a一些星载闪电光学探测器 ,并给出由这些仪器观测资料分析所得到的一些重要结果。最后 ,对发展中国星载闪电探测器提出几点建议。     

决策树方法在一次历史异常雷电活动中的预报能力检验

利用ncep1°×1°再分析资料和四川闪电定位仪监测网的监测资料,基于四川雷电潜势预报决策树的三类预报因子,针对2008年9月22～25日四川盆地西北部连续性雷电活动过程,重点分析了连续性雷电活动的环流背景和主要天气影响系统、热力结构特征、动力结构特征,检验了基于决策树方法筛选出的雷电潜势预报因子对连续性雷电活动的预报能力.结果表明：1）“9·23”连续性雷暴天气过程存在对流性雷暴以及副高和地面冷空气共同作用下形成的雷暴时段.雷暴区内始终存在着高能不稳定的热力条件,具有“对流层中低层正涡度、对流层高层负涡度”的典型雷暴动力结构.2）雷电潜势预报决策树的三大类预报因子能较好地预报本次雷电活动.     

地闪与对流性天气系统中降水关系的分析

利用１９９７年夏季在中国科学院兰州高原大气物理所平凉雷电与暴雹实验站设置的３站闪电定位系统所取得的地闪资料与雷达、降水及探空等资料进行了对比分析,发现地闪与对流性天气中的降水有较好的相关性,这种相关性用来对一般性对流天气中降水进行估测是可行的。通过非线性回归近似拟合得到平均雨强与对应时段内的地闪数回归方程为Ｒ＝１．６９２ｌｎＦ－０．２７３,相关系数ｒ为０．８６４１。同时地闪频数与层结最大不稳定能量一样能够指示对流性天气的发生和发展。     

辽宁省雷电易发区及预警应对等级划分

基于辽宁省1981—2010年雷暴日数据、2012—2019年闪电定位数据和2015年公里网格GDP及人口数据,采用AHP法、风险矩阵法和ArcGIS空间分析方法,分析了辽宁省闪电活动时空特征,得出10km×10km网格区域雷电易发等级及应对等级。结果表明:辽宁省2012—2019年闪电活动日数总体呈下降趋势。闪电活动主要发生在6—9月,总闪和负闪最大值出现在8月,正闪活动最大值出现在6月;辽宁地区年平均雷暴日数的空间分布趋势呈现北部比南部多,东西部比中部多,从地形地貌上看,辽宁地区雷暴日数空间分布符合山地大于平原,平原大于沿海地区的分布规律。辽宁地区雷电易发区域呈自中部丘陵和平原地区向东西部山区逐渐递减的分布趋势,雷电易发区域与经济发达区大体重叠,需引起重视。     

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.     

1971—2008年青岛地区雷电时空分布特征

选取1971—2008年青岛地区7个地面观测站雷暴日资料和2006—2009年闪电定位系统监测资料,统计分析青岛雷暴的时空分布规律,并以某大型石化项目为例,分析了该区域地闪的分布特征。结果表明：近38 a青岛地区雷暴日空间分布自东南向西北逐渐增多,季节性分布特征明显,主要集中在7月和8月。根据闪电定位资料,借助分析软件...