基于多因子非线性叠套模型的雷电潜势预报

利用统计学原理和数学分析理论,建立以雷电为预报对象的多因子非线性叠套模型,试图从理论和实践两方面,避免统计学的线性假设和模式输出值物理意义不明确的统计预报问题。特别是针对雷电这种小概率事件的预报问题,通过统计分析建模,并对24 h雷电潜势预报结果检验,该模型预报效果较好,能够业务使用。     

基于WRF模式的雷电潜势预报

用WRF模式对发生在南京市区的两次雷电过程进行了模拟,提取两次模拟过程在南京范围内的格点数据,分别做雷电潜势预报模型建模和检验两组样品。利用江苏省地闪定位资料作参考,选出49个对雷电单体形成有重要影响并且在两组样品中的平均值比较接近的强对流参数进行建模。利用建模样本对预报因子与变量进行多分类Logistic逐步回归统计分析,确定4个对流参数建立Logistic雷电预报模型,最终利用检验样品对预报模型的预报效果进行了检验。结果表明:WRF模式模拟出的强回波区域的形状和面积与实况的相似度较高,但与实况相比,整体向东北方向偏移。考虑此偏差后,建立的雷电预报模型的准确率达到67.32%,技巧评分达到0.466,具有较好的预报效果。WRF模式高时空分辨率的特点,使得其对雷电发生前的气象要素资料的获取更加精确,因此增加模式模拟的精确度,可进一步地提高利用WRF模式进行雷电预警的效果。     

基于BP神经网络模型的雷电潜势预报

为了使用神经网络较好地解决在雷电潜势预报中常见的非线性问题,本文通过计算南京地区2008年6～8月46个对流参数与雷电发生的相关系数,选取了与雷电发生关系较好的刀、SI、CIN等7个对流参数作为BP神经网络的输入因子。利用2008年的资料所建立的BP神经网络模型,预报了南京地区2009年6～8月的雷暴活动潜势,结合实际雷暴发生情况,得到此模型的POD为80．9％,FAR为9．5％,CSI为74．5％,PDFD为2．9％,FOM为19．1％。表明该BP模型预报准确率较高,性能稳定,有较好的推广价值。     

基于对流参数的雷暴潜势预报研究

为提高雷暴天气的潜势预报能力,在统计分析安徽省雷暴形成天气条件的基础上,利用2003-2004年T213资料,选取与雷暴相关性好的对流参数作为预报因子。并在考虑因子季节变化特征的基础上,分别用判别分析法和指标叠加法制作雷暴潜势预报,结果表明指标叠加法优于判别分析法。最后用指标叠加法试报了2005年3—8月的雷暴,临界成功指数CSJ=69．4％,命中率POD=89．5％,虚假报警率FAR=24．4％,分区预报准确率也较高。另外,试报期间的区域性冰雹、雷雨大风全部命中,可见该方法对冰雹、雷雨大风也有较好的指示意义。     

基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统

以宁夏雷暴、闪电观测资料和ECMWF、T213数值预报产品为基础,采用VB、VC语言和MS SQL Server数据库等编程技术,研制开发了基于相似预报法的宁夏雷电潜势预报业务系统。系统在客观形势相似和影响系统判别的基础上进行物理量相似离度分析,可提供0～168h环流形势和物理量相似预报结果,并以相似离度最小的前10(20)个最佳相似个例中的一个作为预报蓝本,以人机交互的方式完成0～12h雷电潜势预报的制作与分发,增强了雷电潜势预报的客观化和自动化;实现了历史雷电数据的查询、统计、输出、保存、添加入库及闪电信息的统计显示等功能,成为宁夏雷电潜势预报制作发布的主要工作平台。     

江苏省雷电活动潜势预报研究

利用江苏省3年的闪电资料和探空资料,首先分析了南京地区12个对流参数与闪电活动的关系,然后筛选出相关性较好的10个参数,运用熵值法、复相关系数法和组合权重法计算出这10个参数在闪电潜势预报概率方程中的权重,并分别用试验资料和独立资料对方程进行预报检验,得到了较高的预报评分。最后随机选取了江苏及周边地区连续两天的探空资料和地闪资料,用插值法生成了江苏地区未来12小时闪电潜势预报概率图,并与相应时段的闪电分布图进行了对比,研究发现预报效果显著,说明多参数复合加权得出的闪电潜势预报方程对未来12小时的闪电活动潜势预报有重要的现实意义。      

四川省雷电潜势预报系统及其检验分析

四川省雷电潜势预报系统从2007年7月投入运行,在运行期间我们以2008—2011年的四川省闪电定位系统监测数据为检验样本,采用TS评分体系对预报的正确性进行了验证。验证结果表明,四川省雷电潜势预报系统在四川省具有较好的预报效果。同时,在验证过程中,对四川省雷电潜势预报系统不断进行改进,从而达到完善雷电潜势预报系统的目的。     

基于逻辑回归模型的雷电潜势预报方法

利用闪电定位资料、广州地面观测资料和清远探空观测资料,分析了广州的雷电日分布特点,提取了相关的环境场物理量,应用逻辑回归模型技术,针对广州地区3～6月的雷电活动,研发了适用于该地区日间和夜间雷电活动的预报方程,为雷电潜势预报提供了一种比较客观的预报方法.检验结果表明,该方法的预测成功率超过76％,日间段预报效果总体优于...     

基于关键对流参数分级的强对流潜势预报

通过对上海地区1998—2009年4—9月各类强对流天气的统计分析,选取42个对流参数及其时间变量,采用逐步回归方法建立了针对各类强对流天气的0～12h潜势预报方程。在此基础上,提出了基于关键对流参数进行分级的强对流潜势预报方法,选取K指数、SI指数、PWV(大气可降水含量)指数和θsedif85(500hPa和850hPa假相当位温差)等反映大气热力和水汽条件的关键对流参数,根据对流分布情况将各对流参数分别分为3个等级,并分级建立了针对不同强对流天气的潜势预报方程。与未分级方程对比表明:基于关键对流参数分级的预报方程对雷雨大风、强雷电和所有对流等预报效果上有明显提升,采用如下组合评分更佳:雷雨大风的预报采用SI分类方程,强雷电和所有对流采用PWV分类方程。将基于关键对流参数分级的强对流潜势预报方法在数值预报模式中进行了业务应用,取得了较好效果。     

两次对流过程雷电预报的误差分析

2014年6月17日和6月19日午后鄂西山地先后发生了两次对流过程,雷达回波出现了40 dBZ以上的对流特征,最强回波中心超过60 dBZ,全闪定位系统监测仅零星云闪,没有出现地闪。利用雷达、闪电、逐分钟地面观测等资料,对两次对流过程雷电预报的误差进行了分析,总结两种不同起电机制的对流概念模型。分析表明:(1)两次对流过程是在不同环流形势下发生的,午后热力条件是对流产生的直接影响因子,地面风场和温度场引起的中尺度扰动特征明显,动力和水汽条件偏弱。(2)对流尺度较小,呈直立状且结构松散,对流内部上升气流和环境场垂直风切变偏弱,-20℃高度以上≥40 dBZ回波所占比例较小,起电条件弱,这种类型的对流不利于电荷累积产生闪电。(3)在雷电预报过程中,雷达反射率强的对流并不意味着闪电发生概率大,判断对流过程中是否出现闪电,除考虑环境条件外,强的反射率必须超过0℃层等温线且持续时间较长、回波形态结构是否倾斜以及≥40 dBZ回波在-20℃高度以上的比例和维持时间是决定能否产生闪电的重要预警预报因子。     

决策树法在雷电潜势预报中的应用

利用2005年7～9月、2006年6—9月、2007年6月共8个月的闪电定位仪、常规探空以及T213,数值预报产品等资料作样本,应用决策树方法生成四川省未来12小时雷电潜势预报决策树,并通过雷电潜势预报决策树作四川省2007年8～9月雷电潜势预报。结果表明：该方法对雷电潜势预报效果较好。     

基于WRF模式物理量参数的雷电潜势MOS预报方法研究

该文采用ADTA闪电定位仪资料和WRF模式输出资料,利用MOS方法开展雷电潜势预报研究。通过研究获取了对贵州地区雷电潜势影响较大的几个物理量因子,也利用这几个物理量因子建立了雷电潜势预报方程,通过检验此雷电潜势预报方程对贵州地区的雷电潜势预报有一定的参考作用。     

基于多对流参数的武汉地区雷电活动预报方法研究

利用2011—2013年6—8月291个样本武汉站的探空资料计算了20种与雷电活动有关的对流参数,经统计分析后发现多个对流参数与雷电活动具有显著的相关性;选取与雷电相关性较好的对流参数作为预报因子,并用多元线性回归方法建立雷电潜势预报方程,方程通过了α=0.05的显著性水平检验;使用2014年6—8月的观测数据进行预报效果检验,结果表明:雷电预报的命中率POD为82.6%,虚假报警率FAR为23.3%,临界成功指数CSI为63.3%。由此可见,该方法的建立对武汉市雷电天气的预报和预警具有参考价值和指示意义。     

一种可业务化的雷电潜势预报方案

利用2000～2005年的闪电定位资料、常规气象观测资料,实时业务应用的数值预报产品以及NCEP/NCAR再分析资料等,基于雷电发生的天气学分型和完全预报方法原理,以可业务实时实现为原则,对广州地区雷电的短期潜势预报进行了研究,引入了"马赛克化"、不确定度概念以及多元回归、线性/非线性拟合方程等数学统计方法,得到一种较有效的雷电短期潜势预报方案,该预报方案在实时业务预报中试用,预报结果对雷电潜势预报具有参考价值.     

郑州雷电发生的环境场特征及潜势预报

利用郑州站雷暴日观测资料,分析了郑州雷电活动的气候特征;使用2004—2006年郑州站探空资料计算了强天气威胁指数、最有利抬升指数等环境参数,分别探讨了单个环境参数和多个环境参数组合与郑州雷电天气之间的相关性。结果表明:(1)单个环境参数在一定的取值范围内与雷电活动具有相关性,但不能完全反映雷电活动特征;(2)多参数综合可在一定程度上反映雷电活动的特征,雷电活动出现的几率随着有利环境参数的个数增多而显著增大。应用多元线性回归方法建立了郑州雷电概率潜势预报方程,方程通过了α=0.05的显著性水平检验;采用郑州地区ADTD闪电监测资料对2008年6-8月业务试运行结果进行评估,雷电概率预报的TS评分达到63.6%。该方法的建立为郑州市雷电天气的预报提供了客观、定量的参考依据。     

两次对流过程雷电预报的误差分析及思考

2014年6月17日和19日午后鄂西山地先后发生了两次对流过程,雷达回波出现了40 dBz以上的对流特征,最强回波中心超过60 dBz,全闪定位系统监测仅零星云闪,没有出现地闪。本文利用雷达、闪电、逐分钟地面观测等资料,对两次对流过程雷电预报的误差进行了分析,总结两种不同起电机制的对流概念模型。分析表明：（1）两次对流过程是在不同环流形势下发生的,午后热力条件是对流产生的直接影响因子,地面风场和温度场引起的中尺度扰动特征明显,动力和水汽条件偏弱。（2）对流尺度较小,呈直立状且结构松散,对流内部上升气流和环境场垂直风切变偏弱,-20 ℃高度以上≥40 dBz回波所占比例较小,起电条件弱,这种类型的对流不利于电荷累积产生闪电。（3）在雷电预报过程中,雷达反射率强的对流并不意味着闪电发生概率大,判断对流过程中是否出现闪电,不仅要考虑环境条件,强的反射率必须超过0℃层等温线且持续时间较长、回波形态结构和≥40 dBz回波在-20 ℃高度以上的比例和维持时间是决定能否产生闪电的重要预警预报因子。     

利用多物理量叠套法制作雷电潜势预报

用传统天气图分析大尺度系统制作雷电预报往往造成漏报,在实际业务应用中发现,在考虑大尺度环流系统的前提下.利用多物理量叠套方法,进行分类和判别,建立雷电预报的物理量分析模型,对雷电潜势预报以及雷电的落区预报效果较好.     

宁波雷电时空分布特征及潜势预报方法探讨

利用闪电定位仪资料分析了2010-2016年宁波市雷电的时空分布特征,根据雷电强度将6-9月雷电分为一般雷电和强雷电两组,结合NCEP再分析资料计算对流参数,运用GA-BP神经网络和费歇判别模型对雷电潜势预报进行分类方法探讨。结果表明:宁波年平均地闪次数为43223次,其中负地闪占比达95.2%;地闪的月际变化和日变化均呈单峰型,6-9月和14-19时分别为地闪次数最多的月份和时段;宁波雷电活动表现出一定的地域性,主城区以及海拔较高的奉化和宁海的西部山区是总地闪密度较大的区域。选择CAPE等4个对流参数参与建模,评估结果显示GA-BP预报准确率为71.60%,临界成功指数为56.60%,空报率和漏报率都在27%左右,模型表现出一定的预报技巧,并且该模型预报效果优于费歇判别模型。