雷暴预警预报的研究进展

雷暴作为极端天气事件中的一种,不仅常产生强降水、破坏性大风和冰雹等严重的天气灾害,而且还伴有雷电,造成雷击灾害,给工农业生产和人民生活都可带来严重的损失。因此对雷暴的预警预报研究变得尤为重要,也促使其理论、技术及应用都取得了很大的发展。本文对有关雷暴预警预报技术的一些研究结果和进展如雷暴的潜势预报、雷暴的临近预报、雷电活动的观测信息在雷暴天气预警中的指示作用及雷暴云的数值模拟等方面进行了归纳和综述,总结了各方面研究所涉及的重要问题及主要进展,并对未来发展进行展望。      

CAMS-LNWS雷电临近预警系统在山东地区的应用

随着经济的发展,雷电对城市发展建设的威胁日益严重,开展雷电监测及预警预报技术的研究成为灾害防御工作的重点。该文简要介绍了CAMS- LNWS雷电临近预警系统及其在山东地区的应用,通过选取典型雷暴天气过程对预警结果进行分析和评估,给出不同预警时效预报结果的评分值,并分析出现差异的原因。结果表明：该系统能够对可能发生雷电的区域进行有效预警,随预警时效的延长,预警效果有所降低。     

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。     

闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.     

毕节地区雷电监测、预报、预警方法研究

利用闪电定位监测系统、天气雷达系统、地面气象站构成雷电监测网络,结合气象卫星资料、高空探测资料和天气影响系统进行综合分析,进一步了解、掌握雷电发生发展物理过程和雷电形成机制,做出雷暴天气潜势、短时和临近预报、达到对雷暴等强对流灾害性天气的监测和预警。     

雷电天气短时临近预警报系统

用1996～2005年Micaps系统高空、地面报文资料和福建省地面气象观测站的雷暴实况资料,分析福建雷暴气候特征、雷暴天气系统类型;从产生雷暴天气的物理条件,统计分析得出福建雷暴天气的物理预报因子及不同季节的预报指标;用2003～2005年龙岩市雷暴实况资料和龙岩新一代多普勒天气雷达产品CR及ET资料,统计得到不同季节产生雷暴天气的龙岩新一代多普勒天气雷达产品预报指标.研制福建0～12h雷电天气预警及龙岩市0～1h雷电天气短时临近预报系统.     

呼和浩特市重点区域的雷电预警方法初讨

通过对重点区域中国航天科工集团第六研究院附近地区大气电场的观测分析,重点分析有闪电发生时,雷暴天气过程大气电场及大气电场变化率的特征。通过对多个近距离雷暴活动的发生、发展及消散过程的分析,得出雷暴天气下的大气电场特征及变化规律;找出了针对航天六院附近地区的雷电预警的电场强度和变化率的雷电预警指标,用电场幅值阈值和差分阈值两种方法并结合闪电定位资料建立了预警模型为内蒙古地区针对重点区域有针对性的开展雷电预警预报工作打下基础。     

海风雷暴的观测分析和数值模拟研究进展

沿海地区经济相对繁荣,城市化水平较高,对天气和气候的依赖性强,突发性强对流天气所造成的灾害也会更加严重;同时沿海地区的强对流天气又与海风环流密切相关,因此沿海地区海风雷暴的研究受到了日益广泛的关注,成为了气象学和大气科学中的重要研究对象。在过去的半个多世纪中,海风雷暴的观测和模拟研究取得了大量的研究成果。本文通过对这些研究工作进行回顾和总结,系统地分析了国内外的研究现状,重点讨论了海风雷暴的结构和特征、发展演变过程、触发机制及其预报预警。最后对海风雷暴未来的研究方向进行了探讨,提出了一些有待于研究或需深入研究的问题,以利于今后更好的开展有关海风雷暴的工作,加深对其发生发展规律的认识,提高预报预警水平。     

0～12小时雷电灾害预警报系统研究

用1996~2005年Micaps系统高空及地面的历史报文资料和全省地面站雷暴观测实况资料统计分析,得出福建雷暴气候特征、归纳影响雷暴天气系统类型;从大气层结稳定度、水汽条件和抬升源等产生雷暴条件的因素,统计分析得出福建雷电天气的物理预报因子及不同季节的预报指标,建立福建省0~12小时雷电灾害预警报系统发布平台。     

中国当代强对流天气研究与业务进展

对当代中国几十年来强对流天气研究和业务进展做了阐述，主要包括强对流系统产生的环境背景和主要组织形态，以及具体强对流天气的有利环境条件、触发机制、卫星云图特征、多普勒天气雷达回波特征以及预报、预警技术等诸方面。总体来看，中国学者对强对流以及不同类型强对流天气（强冰雹、龙卷、雷暴大风）发生、发展的环流背景以及通过雷达和卫星观测到的组织结构及其演变特征都已有了明确认识，研究了对流系统的多种触发机制，深入认识了超级单体、飑线等对流系统的环境条件、组织结构特征和维持机制，了解了中国中尺度对流系统的组织形态和气候分布特征，获得了强冰雹、龙卷、下击暴流和雷暴大风等的雷达、卫星和闪电等的多尺度观测特征、形成机制和现场灾害调查特征，发展了各类强对流天气识别、监测和分析方法以及基于“配料法”和深度学习方法等的预报、预警技术等。因此，强对流天气业务预报水平已得到显著提升。      

雷暴云的集合预报技术及其应用

以中尺度非静力WRF模式的格点预报结果作为云模式的初值集合,经云模式的多初值雷暴预报及预报结果的集合分析,建立了雷暴云的集合预报方法。将该方法应用于南京周边地区未来一天雷暴天气的特征预报,并利用南京夏季9个雷暴天气的多普勒雷达资料（SCIT,storm cell identification and tracking）进行预报效果的检验。结果表明,雷暴云的集合预报对研究区域内未来一天雷暴强度、分布预报效果较好,尤其对强雷暴的分布有较强的预警预测能力。此外,雷暴持续时间概率密度分布的集合预报产品,在雷暴影响范围概率预报上的应用,提高了雷达对雷暴的预警监测能力。     

河西走廊东部强雷暴天气分析与预报

根据1961～2000年武威站雷暴天气实况资料分析了河西走廊东部40年强雷暴天气发生的气候规律，并研究了河西走廊东部强雷暴天气发生的4种环流背景及4种主要天气条件，归纳总结出其短期预报着眼点，为雷暴天气预报业务系统的研制奠定了基础。     

Construction and assessment of a logistic regression model applied to short-term forecasting of thunderstorms in León (Spain)

Forecasting thunderstorms is one of the most difficult tasks in weather prediction due to the scarce knowledge on how to characterise the mechanisms taking part in the formation of thunderstorms. New tools based upon the objective recognition of appropriate conceptual models have been developed in the last years. A good example of this are the statistical models, based on variables that characterise the preconvective atmospheric conditions.This paper presents the results obtained by applying a short-term forecast model to thunderstorms during the summer periods in León (Spain). This model makes use of the logistic function as a binary forecasting technique determining storm/no storm. The logistic function used was a combination of 15 previously selected meteorological variables. The model has been constructed with the data collected on 152 occasions, and it has been verified on 77 other occasions.The skill scores obtained show that the use of statistical models combining the data, provided by variables characterizing the preconvective conditions and the triggering mechanisms, represent an important step in the difficult task of short-term thunderstorm forecasting.     

多普勒雷达资料在地面观测中的应用

全国多普勒雷达网的建立,使我国气象观测网的监测手段和监测能力大步提高,对监视强对流天气和强降水天气以及短时临近天气预报起到了不可替代的作用,而如何将这一先进技术应用到地面气象观测中,目前还很少有人尝试。作者在地面气象观测中就多普勒雷达反射率因子图对积雨云和雷暴等对流天气的监视作用作了一些大胆的探索。应用雷达反射率因子图上各种信息,结合云天实况指导对“积雨云”和“雷暴”系统的观测,帮助更及时、准确地判定其生成、方位、强度、范围、距离等。     

咸阳机场雷暴天气统计分析

根据1992－1997年资料，从天气形势和能量分布特征对咸阳机场雷暴天气进行了初步分析，归纳出雷暴天气产生的主要天气系统。讨论了雷暴天气过程听能量分布特征和水汽条件，并在此基础上总结出雷暴天气的预报要点。     

Convective energies in forecasting severe thunderstorms with one hidden layer neural net and variable learning rate back propagation algorithm

Thunderstorms are perennial features of India. However, the severe thunderstorms of pre — monsoon season (April–May) over Kolkata (22°32′N, 88°20′E) are of great concern for imparting devastating effect on life and property on the ground and aviation aloft. The study is thus, focused on developing one hidden layer neural network model with variable learning rate back propagation algorithm to forecast such thunderstorms. Convective available potential energy (CAPE) and convective inhibition energy (CIN) are selected as the input parameters of the model after the estimation of various skill scores like, Probability of Detection (POD), False Alarm Ratio (FAR), Heidke Skill Score (HSS) and Odds Ratio Skill Score (Yule’s Q) on different stability indices. During training the model, the squared error for forecasting severe thunderstorms is observed to be 0.0022 when the values of CIN within the range of 0 to 140 J kg^?1 is taken as the input whereas the error is observed to be 0.0114 while the values of CAPE within the range of 2000 to 7000 J kg^?1 is considered as the input. The values of CIN and CAPE at twelve to six hours prior to the occurrence of severe thunderstorms are considered in this study. During validation of the model, the percentage of prediction error with the values of CIN as input is observed to be 0.042% and that with CAPE as input is 0.162%. The values of CIN within the range of 0–140 J kg^?1 are observed to be more persistent in forecasting severe thunderstorms over Kolkata than the values of CAPE within the range of 2000–7000 J kg^?1.     

基于探空资料的绵阳机场雷暴潜势预报方法

本文利用绵阳机场2010～2014年逐时气象观测资料、温江站探空资料与绵阳市闪电定位仪资料,通过探空资料计算各对流参数与雷暴发生的相关系数,筛选相关系数高的对流参数作为预报因子,并探讨各预报因子的物理意义。分别用事件概率回归(REEP)、Fisher判别分析以及指标叠加三种方法制作雷暴潜势预报,其中指标叠加法CSI评分最高,并且可以通过累加值N的大小来确定雷暴发生概率。用指标叠加法试报机场2015年6～8月雷暴,临界成功指数CSI=52.9%,击中率POD=81.8%,利用该方法对绵阳机场周边(市辖区范围)航路上的雷暴也有较好的预报能力。      

Evaluating the impact of lightning data assimilation on mesoscale model simulations of a flash flood inducing storm

Flash floods are associated with highly localized convective storms producing heavy rainfall. Quantitative precipitation forecasting of such storms will potentially benefit from explicit representations of deep moist convection in numerical weather prediction models. However, explicit representation of moist convection is still not viable in operational mesoscale models, which rely on convective parameterizations for issuing short to medium-range forecasts. In this study we evaluate a technique that uses regional Cloud-to-Ground (CG) lightning observations to define areas of deep moist convection in thunderstorms and adjust the model-generated precipitation fields in those regions. The study focuses on a major flash flood inducing storm in central Europe (23 August 2005) that was simulated with the aid of an operational weather forecasting system (POSEIDON system based on Eta/NCEP model). The performance of the technique is assessed using as reference distributed rainfall estimates from a network of radar observations. The results indicate that CG lightning data can offer sufficient information to increase the mesoscale model skill in reproducing local convective precipitation that leads to flash floods. The model error correction is shown to be proportional to the density of lightning occurrence, making the technique potentially suitable for operational forecasting of flash flood inducing thunderstorms.     

深圳市气象灾害分区预警系统研究

介绍了深圳市气象灾害分区预警系统设计思路、技术框架、主要功能和应用效果。该系统将多种探测资料和临近预报产品集成显示,对定量降水预报等产品进行检验评分和择优排序,根据监测实况和外推预报自动形成分区预警提示;按街道行政辖区自由组合分区预警区域,将气象灾害预警精细到街道辖区;该系统与各分发渠道建立自动连接,一次性制作分区预警产品,输入指令,不同发布渠道同时分发。该系统实现了预报预警技术、预警制作平台和预警发布传播平台高度集成,可在3min内完成分区预警信号自动提示、编辑、制作和各传播渠道的自动分发,高效地解决了预警发布的"最后一公里"问题。