闪电定位密度数据泰森多边形优化方法

从识别、修订闪电定位监测数据异常值、提高闪电定位监测产品准确度的目的出发,以闪电定位栅格密度图为研究对象,结合人工观测雷电日数据及国内外对小电流幅值闪电数据剔除的研究成果,引入泰森多边形、数据分布假设检验、异常值(五数概括)处理算法等模型,建立了可用于判别和优化闪电定位监测数据栅格密度异常值的方法,以福建省为例,对该方法进行了实例应用。结果表明,在福建省西、北部区域,闪电定位监测数据存在一定探测误差或数据丢失的情况,并使用人工观测雷电日数据对这些异常值所在的区域进行了修订,该方法适用于闪电定位仪覆盖数量较少区域的闪电定位监测数据异常值识别与优化应用。     

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。     

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。     

人工观测与闪电定位探测雷暴日资料的对比分析

在对比分析人工观测雷暴日资料与闪电定位探测雷暴日资料的基础上,揭示了造成2种资料不一致的原因,并提出了应用闪电定位探测雷暴日资料时应注意的问题。研究结果认为,随着器测资料的积累。可提供1个客观的雷暴日分布场,从而改变人们对雷电分布的固有看法,以消除人工观测资料受多种因素影响而不够客观的局限。     

闪电定位仪单站使用结果及建议

利用闪电定位仪收测雷电中发现测到的频率最高的闪电强度为7000～13000 A,<1000 A的弱闪电很少观测到;观测到的闪电多在80～180 km范围内,50 km以内和210 km以外的闪电几乎无显示;观测到的正闪几率5%左右,负闪很少,负闪对强对流天气具有指示性;闪电定位资料存在30%的距离误差.     

高建筑物上闪电普通摄像观测与分析

2009-2010年夏季,在广东省气象局对东南方向的高建筑物上的闪电进行了观测.对获得的普通摄像资料进行了处理和分析,基于对闪电事件引起普通摄像中像素亮度变化的分布特征的分析结果,编写了视频资料处理程序,实现了普通摄像资料中闪电图片的自动提取.在此基础上,统计分析了观测到的广州高建筑物上87次自然闪电的特征,结果表明:这些闪电的持续时间平均为348 ms;对于高度超过500m的建筑物,其上发生闪电的次数明显多于高度低于500 m的建筑物,且闪电的平均持续时间也更长.给出了拍摄到的几幅云下闪电通道呈现蛛状和长距离特征的闪电图片.     

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...     

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。     

闪电监测定位资料在湖北省雷灾调查与鉴定中的应用

针对闪电监测定位资料在湖北省范围内所开展的雷灾调查与鉴定方面的应用研究较少的现状,介绍了湖北省闪电监测定位系统的特点;通过2个具体的雷击灾害事故,探讨了闪电监测定位资料在雷击事故分析、灾害调查与鉴定中的应用情况;初步分析了闪电监测定位系统的定位误差。在此基础上,指出了闪电监测定位资料应用中存在的若干问题及其应用前景。     

一次TS型线状对流不同阶段LMI闪电特征分析

本文以2019年一次尾随层状（TS）型线状对流为研究个例，利用FY-4A闪电成像仪（LMI）资料、雷达组合反射率因子资料、地基闪电定位资料（ADTD）、FY-4A云顶亮温资料（TBB）和其他常规观测资料，对比分析了LMI闪电数据在TS型线状对流3个不同演变阶段的数据可靠性及观测特征。结果表明：TS型线状对流不同演变阶段的LMI闪电观测具有一定的时空连续性，LMI闪电分布与ADTD闪电分布的区域总体较为一致，但数量多于ADTD闪电数量，并多位于TBB≤240K的对流云中，LMI闪电数据可信度较高；对流发展阶段，LMI闪电观测大部位于TS型线状对流移动方向的前方，位置超前于前导对流线，对未来0-1小时内对流发展具有提前指示意义；对流成熟阶段，LMI闪电观测与前导对流线位置较为一致，对线状对流发展具有监测意义；对流减弱阶段，LMI闪电一部分位于减弱的前导对流线中，另一部分位于其后侧尾随的积层混合云中。最后，给出了本次TS型线状对流不同演变阶段LMI闪电观测特征示意图，为LMI闪电产品在对流天气监测预警中的应用提供一定参考。     

DDW1闪电定位系统及性能评估

北京华云东方探测技术有限公司于2016—2018年在广东组网建设了DDW1闪电定位系统, 对一次雷暴过程的观测表明，DDW1定位数据与雷达回波强回波区之间在空间分布上具有较好的一致性。进一步利用2018年中国气象科学研究院在广州从化地区获得的触发闪电试验数据和全闪定位数据对DDW1闪电定位系统性能进行了评估，验证了其探测效率、定位精度等指标。结果表明：对于6次包含有回击过程的人工触发闪电事件，DDW1闪电定位系统全部探测到，地闪探测效率为100%；对于这6次触发闪电中的所包含的27次回击过程，该闪电定位系统共探测到17次，回击探测效率约为63%，对这些回击过程的平均定位误差约为464 m，电流反演误差为1149%；对比高精度全闪探测数据，DDW1的全闪探测效率为50%。     

雷电信息处理及产品制作与发布系统

雷电信息资料在科研和实际应用中具有非常重要的作用,如雷电灾害的区域划分、雷电灾害评估和雷电的预警预报等.各地方对相关的雷电信息资料使用还处于起步阶段,从使用情况看离实际业务需要还有明显的距离.为了充分利用大量雷电业务相关数据为防雷科技服务,使用Delphi 7.0作为开发工具,Firebird作为后台数据库,研制了基于TatukGIS和Google map的雷电信息处理及产品制作与发布系统.该系统采用图表、密度图、GIS专题图等多种方式,实现了闪电定位数据的实时显示、历史数据查询以及闪电密度[图绘制;根据人工观测雷暴日资料更新雷暴日数据库,可分析雷暴时空分布特征、气候倾向率等;实时接收大气电场仪数据,并可实现图形显示和详细数据列表查看;实现雷灾数据实时上报并同时入库,可对雷灾数据按行业、损失等进行专题图制作,并叠加于GIS地图之上;地图显示各防雷检测单位,可查看详细信息和检测报告;同时实现了基于雷电信息统计分析结果的雷电业务产品的制作与发布,为防雷业务和科研工作提供可靠的技术支撑.     

雷电过程中大气电场信号处理方法探究

基于天津市蓟州区大气电场探测数据和闪电定位数据，利用功率谱分析、小波降噪和快速傅里叶变换等信号处理方法，分析了雷电天气过程中地面大气电场变化特征。结果表明，雷电过程中大气电场能量主要集中在低频部分，利用sym5小波函数进行7层或8层分解，提取的低频信号能够反映大气电场的主要变化特征。在首次闪电发生前1小时，大气电场的频谱幅值起伏变化明显，且远高于非雷电天气电场频谱幅值。通过欧氏距离判别法，判断大气电场频谱特征更接近雷电天气还是非雷电天气，可为雷电预报预警提供参考。     

雷电资料分析处理系统的设计与应用

为了充分发挥雷电资料的作用,解决资料的质量问题,建立雷电综合数据库及其资料分析处理加工平台。基于JavaScript的WebGIS框架和CIMISS数据库,设计开发了具有数据处理和质量控制、分析和应用功能的雷电资料分析处理系统,建立了以闪电、大气电场、雷暴日和雷击灾害数据为主要内容的雷电信息数据库。该系统能够实时监测卫星、雷达、闪电、大气电场等多种探测信息,开展雷电数据的质量控制,回演、动态播放历史信息,具有信息查询统计、分析绘制曲线、制作雷电报告等多项功能,为防雷业务、科研和服务工作提供方便、高效的应用工具和技术平台。以2015年6月1—2日湖北监利县的一次强雷电天气过程为例,通过对这次雷电过程的应用实践表明:雷电资料分析处理系统闪电监测准确,图表绘制快速,统计分析结果适用,能够满足防雷业务及科研工作的需要,为高效开展雷电灾害防御和服务提供了高效的基础性平台。     

新型闪电电场变化测量仪的研究与初步应用

闪电电场变化测量系统是目前用于闪电物理研究以及闪电定位的重要手段之一, 提高测量系统的探测性能, 对于推动闪电物理以及闪电定位的研究具有重要作用。根据电磁感应原理, 研制出探测带宽为10 Hz~5 MHz的新型闪电电场变化测量仪。并进行了实验, 标定了测量仪输出信号与电场变化信号在频域上的数值关系。利用三套测量仪系统对南京多个强雷暴过程展开同步探测, 利用获取的数据反演了负地闪电场波形。对探测到的58次负地闪波形特征进行统计, 与国内外统计结果进行对比分析, 发现各个地区的负地闪预击穿过程和首次回击电场波形特征存在较大差异。      

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。     

2006-2007年湖北地区云地闪电时空分布特征分析

采用湖北不同地理位置的13个雷击探测仪组成的闪电监测定位系统获取的2006年3月至2008年2月的云地闪电资料,从闪电的极性分布、日变化、月变化、强度、闪电密度等方面研究了湖北地区云地闪电时空分布特征。结果表明：云地闪电中负闪电占闪电总数的96．3％,平均闪电强度32.33kA;正闪电占闪电总数的3．7％,平均闪电强度42．24kA;闪电频次的日变化呈明显的单峰单谷型,一日中,最大值出现在15-16时,最小值在09-10时;一年中,4-8月闪电次数占全年闪电总数的96．7％,其中7-8月闪电次数最多;正、负闪电的强度主要集中在10～45kA,80％以上闪电强度不大于45kA,100kA以下的闪电次数约占闪电总数的98．6％;闪电密度分布呈明显的地域性差异,鄂东南的嘉鱼、咸宁、黄石、鄂州一带为闪电高密度区,鄂西的远安、宜昌、枝江一带为闪电次高密度区,两个闪电高密度区基本上都发生在山区与丘陵、平原交接地带。     

Recent Advances in Research of Lightning Meteorology

Lightning meteorology focuses on investigating the lightning activities in different types of convective weather systems and the relationship of lightning to the dynamic and microphysical processes in thunder- storms. With the development and application of advanced lightning detection and location technologies, lightning meteorology has been developed into an important interdiscipline between atmospheric electricity and meteorology. This paper mainly reviews the advances of lightning meteorology research in recent years in China from the following five aspects： 1） development of advanced lightning location technology, 2） char- acteristics of lightning activity in different convective systems, 3） relationship of lightning to the dynamic and microphysical processes in thunderstorms, 4） charge structure of thunderstorms, and 5） lightning data assimilation techniques and application to severe weather forecasting. In addition, some important aspects on future research of the lightning meteorology are proposed.     

华北一次中尺度对流系统中的闪电活动特征及其与雷暴动力过程的关系研究

利用地面地闪定位资料、多普勒天气雷达和常规气象资料, 分析了一次具有前部对流线和后部大范围层状云降水(LLTS)的典型中尺度对流系统(MCS)的闪电活动演变特征。整个MCS生命史中负地闪占主导地位, 正地闪则表现不活跃。观测得到MCS消散阶段云闪与地闪的比例为2∶1, 地闪主要分布在地面相对位温和对流不稳定能量均达到高值的区域; 负地闪主要密集地分布在大于40 dBZ的回波范围内; 正地闪则稀疏地分布在30～40 dBZ的回波范围内。在低于-40℃的温度区域内地闪分布较多, 而密集的地闪分布在温度梯度大的区域内。结合单多普勒雷达的水平风场反演, 发现地闪集中出现在气流表现为气旋性切变或水平风呈现切变的区域。该区域与MCS的强回波区相对应, 并且地闪易发生在上升气流达到最大并开始出现下沉气流的阶段。