WWLLN与江苏省ADTD闪电定位系统数据的对比分析

利用WWLLN(World-Wide Lightning Location Network,全球闪电定位网)与江苏省ADTD(Active Divectory Topology Diagrammer,活动目录拓扑图)闪电定位系统数据,对2006—2009年江苏省闪电活动年际变化、月际变化、日变化和空间分布、以及探测效率和探测精度等展开研究讨论。结果表明,WWLLN探测的闪电时空分布趋势与ADTD保持较好的一致性:江苏省白天发生的闪电次数略高于晚上;闪电主要集中发生在6—8月,仲夏闪电最为活跃;一天中闪电频次峰值时间段出现在16时(北京时间)左右;江苏省闪电分布呈现明显的地域性,闪电密度高值区位于省内偏西和偏南地区,大致与江苏省经济发达地区的地域分布相吻合。总体上,WWLLN探测到的闪电频次和闪电密度值比ADTD小一个数量级。随着WWLLN全球测站数目的逐年增加以及WWLLN定位技术的升级完善,WWLLN探测效率和探测精度逐步提高。WWLLN探测效率与回击电流极性和强度大小有关联。     

双站摄像资料重建闪电三维通道的方法

为了满足准确分析闪电通道三维发展特征和闪电先导相互作用的需求,建立了一种利用双站摄像资料重建闪电三维通道的方法,从两幅在不同位置拍摄到的闪电二维图像上分别获取通道的坐标序列,利用空间立体几何原理,寻找两组序列中互相匹配的坐标,再由匹配的坐标序列重建出最终的闪电三维通道。通过对一次实际观测个例的重建与分析,验证了重建算法在实际观测中的可靠性,并对闪电通道的三维长度和二维长度进行了对比,发现两者差异可达2倍以上,充分说明了闪电三维特征分析的重要性。     

基于闪电定位监测数据的雷暴特征分析

本文通过对2012年度新疆43个站点的闪电定位监测数据分析得出,闪电监测与人工观测雷暴在时间分布上一致性较好;空间分布上差异较大地区有阿勒泰和喀什地区;观测站有雷暴记录时闪电定位监测也有闪电记录的比例达64%,表明监测结果有效;新疆云地闪中,负地闪占90%,远多于正地闪。正闪强度上大于负闪强度。雷电流陡度主要分布在-20-20 KA/чs 之间;新疆区域内雷击大地密度按新规范估算的值大于老规范的估算值,更远大于闪电定位仪实际监测值。     

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。     

LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的对比分析

为了更全面地了解LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的准确性,利用安徽省2010年3—9月两套闪电定位系统监测到的资料,对比分析安徽省雷电活动规律,结果表明:两套资料在地闪总数、地闪时间变化、地闪空间分布、雷电流极性和强度等方面都存在较大的差异,LD-Ⅱ型闪电定位系统积累的资料时间较长,但ADTD型闪电定位系统在地闪空间分布、雷电流极性和强度的探测方面准确度更高.与雷灾资料对比发现,ADTD型闪电定位仪监测到的闪电记录距离受灾点较近、误差较小.     

云贵高原和青藏高原闪电活动的对比分析

利用2014年闪电定位资料,采用数学统计方法对比分析了青藏高原与云贵高原的闪电频次、闪电强度的逐月变化特征,以及闪电活动的空间分布特征。结果表明：（1）青藏高原与云贵高原闪电频次呈单峰型变化,峰值出现在6月,早于低海拔地区,云贵高原月平均闪电频次比青藏高原多。（2）青藏高原和云贵高原平均正闪强度均大于负闪;闪电强度0～100kA的频次最多。（3）青藏高原与云贵高原闪电活动空间分布均有明显的季节变化,青藏高原闪电多发生在高原的东南部和中部,西北部较少,西南区域发生闪电极少;云贵高原全部区域均有闪电发生。     

基于闪电聚类方法的西北太平洋区域雷暴活动特征

利用2010-2018年全球闪电定位网(WWLLN)观测资料,采用基于闪电密度的空间聚类算法(DBSCAN)建立了西北太平洋地区雷暴数据集,研究了该区域雷暴的时空分布特征,并进行海陆差异对比.研究结果表明,在合理设定DBSCAN参数阈值的条件下,基于WWLLN闪电聚类的雷暴与天气雷达观测在时空分布和过程演变上具有一致性...     

基于全球闪电定位网的江淮闪电定位网探测效率分析：以台风“利奇马”为例

基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产生的闪电活动进行对比分析,发现JASA和WWLLN对台风闪电的径向分布、时间变化和空间变化有较好的一致性,绝大部分闪电发生在云顶亮温小于220 K区域;在台风发展阶段,内核区闪电活动较为频繁,在台风成熟和消亡阶段时,闪电主要分布外雨带,内核区的闪电活动少但集中。在探测效率方面,JASA对江淮区域实时定位到的闪电数远多于WWLLN,相对探测效率和绝对探测效率分别为69.12%和92.51%。而在海洋区域(114～130°E,20～24°N和123～130°E,24～32°N),由于受到JASA站点位置分布的限制,闪电实时定位数略少于WWLLN,其相对探测效率和绝对探测效率分别为32.67%和52.26%。研究结果表明了JASA对内陆及近海区域雷暴具备较强的捕获能力,为实时监测台风期间强对流闪电...     

闪电定位系统异常前后资料的对比分析及其t检验

为了探讨闪电定位系统异常对闪电定位资料影响的显著性,分别利用闪电的时空分布、地闪强度对浙江省2008年和2007年全年闪电定位资料进行对比分析和t检验.结果表明,2008年与2007年闪电时间变化特征差异不显著,时变化和月变化都有较好的一致性;而空间分布特征变化显著,大多数区域闪电密度都出现了明显变化;地闪强度(包括正...     

甘肃中部地区短时强降水与闪电关系初步分析

利用2008~2013年甘肃中部地区布网的LD-Ⅱ闪电定位系统观测到的地闪定位资料及区域自动站小时降水资料,将闪电单位资料处理成时间分辨率为1 h、空间分辨率为0.1°×0.1°(经纬度,面积约为100 km2)的空间网格闪电密度数据,并与该区域中的区域站降水量作对比分析。结果表明:正闪比例与降水强度有较好的正相关;闪电密度的时空分布与强降水时空分布有较好的一致性,但在时间上闪电密度的变化提前于强降水落区的变化;闪电密度9次/100 km2·h和5次/100 km2·h阈值分别对20 mm/h和10 mm/h短时强降水预警,其命中率很高。     

0709号超强台风圣帕(Sepat)的闪电活动特征

利用全球闪电定位网 (WWLLN) 获取的闪电定位资料和中国气象局 (CMA) 提供的台风定位资料, 分析了2007年第9号超强台风圣帕的闪电时空演变特征。分析结果表明: 在热带低压至强热带风暴时期, 台风中心闪电活动频繁, 外围闪电少; 台风成熟时期, 呈现明显的三圈结构; 减弱消散时期, 中心闪电骤减, 几乎为零, 外围闪电密度远远超过中心闪电密度。眼壁闪电和台风总闪电存在阶段性变化。在台风中心最大风速急剧增大的阶段, 眼壁上的闪电两次爆发, 而在第二次眼壁闪电爆发后的两个小时, 中心风速达到最大值, 表明闪电活动有可能对台风增强有指示意义。台风眼壁置换是台风强度发生变化的一个转折点, 也是台风闪电活动发生变化的一个转折点, 从台风眼壁置换开始, 眼壁上闪电数接近于零。闪电次数跟云顶亮温存在显著性相关。结合热带测雨计划任务卫星 (TRMM) 上装载的闪电成像仪 (LIS) 和微波辐射计 (TMI) 资料, 进一步对比分析了台风闪电与强对流区域的关系, 发现闪电易发生在修正极化亮温低于225 K的深对流系统中, 但并不是所有的深对流中都能探测到闪电的发生。WWLLN和LIS探测到闪电发生区域基本一致。     

超强台风“利奇马”(1909)的闪电活动特征

利用风云四号A星(FY-4A)装载的闪电成像仪探测到的闪电实时定位资料和中央气象台提供的台风定位资料,分析了2019年第9号超强台风“利奇马”的闪电时空演变特征。结果表明:“利奇马”在强台风阶段的日平均闪电密度最大,其次是超强台风阶段。处于增强阶段(△V>0 m·s^-1)时的闪电活动强于减弱阶段(△V<0 m·s^-1),气旋强度稳定时(-5 m·s^-1≤△V<5 m·s^-1),闪电活动最弱。台风成熟以后闪电密度基本呈现出三圈结构。闪电的空间分布具有不对称性,在台风移动方向左侧的闪电数量明显多于右侧。台风外围雨带中的闪电远远多于台风中心发生的闪电,台风中心发生的闪电所占比例不到总数的1%。在台风两次增强阶段均出现闪电的爆发,在台风最强阶段也有较多的闪电发生。在台风最强时期的前半段,眼壁闪电数明显爆发至最大,在台风减弱阶段,眼壁闪电发生很少。     

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。     

浙江省不同定位方式的地闪数据特征分析

基于浙江省ADTD闪电定位系统监测的近十年地闪资料,研究闪电定位系统不同定位方式的探测效率,分析了各定位方式监测到的地闪频次的时空分布以及强度特征。结果表明:2站定位监测的地闪占总地闪的1/3多,4站定位监测的地闪占1/2左右,3站定位监测的地闪最少。各定位方式监测的地闪占比与日地闪数呈近似指数分布特征,日地闪数小于500次,地闪资料以2站定位为主。2站定位监测的正、负地闪强度只有4站定位地闪强度的1/2左右。在空间分布上,2站定位监测的地闪主要集中在各站点周边,且以各站点的连线呈放射状分布,空间分布不合理。多站定位数据的占比一定程度上可用来说明闪电定位数据的质量,为合理使用地闪资料提供了参考依据。     

雷达回波大地坐标的参考定位计算方法

随着现代空间技术发展和国家大地坐标系CGCS2000的全面启用,精确的点位坐标得到了广泛地应用。库长小于百米的高分辨率天气雷达的业务化应用,提高了回波点位表达的准确性要求。在本研究中,定义了雷达“参考定位球”,利用CGCS2000的三维地心坐标,在参考定位球和地球椭球体之间建立数学联系,通过大地坐标、参考坐标和雷达观测坐标之间的相互转换,实现了雷达回波大地坐标的精确计算。在此基础上对目前普遍采用的地球圆球体近似方法进行了误差分析:其误差以水平偏离为主,偏离程度与雷达观测坐标和雷达纬度位置有关,高纬度雷达和低纬度雷达的偏离程度要大于中纬度雷达;最大偏离随距离增加而增加,探测距离50~400 km的最大偏离与探测距离之比在2‰~5‰之间,一般情况下可忽略,在坐标精度要求较高时需要考虑误差带来的影响。     

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。     

大气折射对甚高频闪电定位的影响分析

利用GPS探空仪实测数据计算大气折射率的高度廓线,建立大气折射误差模型。并分析大气折射效应对方向交汇、到达时间差以及综合法3种甚高频闪电定位方法测量精度的影响。结果表明,对于定位距离,大气折射对方向交汇法的影响最大,误差最大值可达到116.52m,平均误差为30.18m;大气折射对时间差法的影响最小,误差最大值约为44.70m,平均值为12.32m;对综合法的影响介于二者之间,误差最大值约为58.90m,平均值为16.74m。在综合法中,选取离闪电源较远测站进行方向交汇的定位误差是选取较近站点的定位误差的1.6倍,因此应当选取近站点。考虑到GPS授时误差,要保证大气折射对闪电定位造成定位误差小于GPS时间同步带来的误差,3种闪电定位方法的站间距应分别不大于28km、60km、45km。     

黑龙江闪电定位资料分析

利用2005～2006年黑龙江省闪电定位网获取的闪电定位资料,从闪电的日变化、密度、分布、极性等方面研究了黑龙江地区的雷电分布特征。结果表明:地闪中负闪占绝大多数;闪电的发生有明显的日变化;闪电的空间分布不均匀;哈尔滨、伊春、鹤岗等城市的市区应该加强人工防雷工作。     

FY-4A/LMI闪电与浙江三维闪电对比分析

为进一步加强星地闪电观测资料运用,本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据,对比分析两套闪电数据的时空分布特征,并结合雷达和云顶亮温资料,分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明：2010年6—8月,浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43;两套资料闪电月分布和空间分布总体一致;就日分布而言,LMIG呈现双峰结构,三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时,匹配率趋于稳定;与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下,闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气,LMIG与三维闪电比值为1∶25.44;LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间;此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应,空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。     

闪电定位数据备份研究

文章结合山东省闪电定位数据的存储方式,分析了Access数据库的不足,介绍了MSSQL Server数据库在大容量数据存储方面的优势,并在设计思路、运行环境、界面设计和软件实现等方面介绍了闪电定位数据由Access数据库向MSSQL Server数据库进行数据转换的实现方式。