雷电精细化预警方式

2021-11-20 · 阅读186

一、雷电精细化预警方式

在系统中，用户可以对雷电精细化预警所需各类数据阈值、相对权重等参数根据本地雷暴天气环境进行设置，系统将根据用户的设置首先对相应的资料进行预处理,然后利用单一资料进行雷电 预警，最后结合各类资料的预判结果,再进行综合预警。大气电场仪预警是通过读取电场仪的实时数据，采用双参数线性指数平滑方法对电场平均值和变化趋势进行预测和判定呵,并与设置的阈值进行比较,达到阈值时自动按照预警级别进行电场仪雷电预警;雷达资料预警是将雷达资料的经纬度坐标系转换后，读取不同仰角的回波强度、回波速度数据后进行预警;地面雨量数据预警是通过实时地面雨量数据的变化情况,预警雷暴天气发生、发展和消亡趋势,并将其作为雷电预警的参考;L波段探空空间分析预.警是通过L波段探空资料实现雷暴天气潜势分析和预警。系统在进行精细化预警时,结合各类资料对雷电的预警情况,进行综合判别后,根据雷暴云的变化情况、发展趋势和运动方向综合预报下一时刻闪电的发生趋势，并依据雷达资料在地面的投影进一步判定下一时刻闪电发生的范围、强度等精细化的预警指标。

结合青海省雷电活动规律、专业服务经验,根据西宁历史雷电发生时的雷达回波强度和顶高，电场强度变化等要素总结，将雷达回波反射率强度在.35~40dBz、顶高达6km及以上，大气电场仪非脉冲电场强度变化小时率不低于5kV.m,作为西宁地区出现雷电天气的判据。上述参考值 与国内外相关学者研究结论存在一定差别, Maribel等叫研究发现雷暴单位中发生闪电时，其单体雷达回波强度在40dBz以上，且顶度必须高于7km;常越等研究发现,湖南地区雷暴单体中出现闪电时,单体雷达回波强度须在40~45dBz、顶高达7.5km以上;大气电场阈值大于与柴瑞等4的研究阈值(3.5kV.m)。上述差异归因于高原上较低的对流不稳定能量问题。

二、个例验证

2017年6月14~16日青海东北部受低槽影响，午后西宁、湟中、大通、互助和乐均发生强对流天气;青海省气象台于15日14:45 分发布西宁地区雷电黄色预警。实况记录了大通14 日18:34 分、15日17:27分、西宁市区15日16:00 有雷暴。通过选取以上3天在湟中、大通和西宁三个区域的3个雷暴天气进行验证。
(1)湟中15日雷暴单体区域30dBz以上云体从14:22(307)到14:27(334)增加了27个单位面积，但40dBz强度较前-一个体扫有所减弱，说明云体整体在进一步 发展,但中心强度较弱。后期,雷达回波强度在35~40dBz ,雷暴单体剖面ET最高达7km。地面电场曲线中,第0阶段呈负过零快变尖峰,说明地面电场受雷暴云正电荷区控制,但此时回波不明显，没有发生地闪,可能有云闪存在;第1阶段,地面电场曲线由平稳逐渐发生快变抖动,电场值不大,且出现较小的过零快变尖峰，说明此时主要以能量不大的云闪或距电场仪较远的地闪为主，此时发生了2次负闪和1次正闪，其中第x阶段,为连续出现预警阈值的时间段,电场最大5kv.m+;第2阶段,达到预警条件后到防护区内发生闪电的过渡阶段，雷暴云逐渐移近电场仪并不断积累能量;第3阶段,有3个过零快变尖峰出现,说明有数个云闪和地闪发生，为雷暴闪电爆发阶段,对应14~15时闪电密集期;第4阶段,为特殊阶段,有强快变尖峰出现后电场经过一段时间较平稳的波动后逐渐减小，说明带电云层已经飘离或消失(如图2)。14:27分,雷达回波、电场强度均呈现出了较明显的变化,系统发出闪电预警,预警发出时间较省气象台发布的雷电预警信息时间(14:45分)提前了18分。

(2)2017年6月14日，大通县出现雷暴天气，18:10雷暴单体区域强度达35~40dBz,ET最高达6km;受雷暴云正电荷控制,地面电场第x阶段最大电场值-5kv.m',第2阶段不断积累能量,第3阶段有数个过零快变尖峰,为雷暴闪电爆发阶段,第4阶段为消散阶段。系统于18:10发出预警信息，比首次出现云地闪电提早了24分。(如图3)。

(3)2017年6月15日，西宁出现雷暴天气，15:26~15:32雷暴单体区域30dBz以上较上个体扫增加了38个单位面积，其中40dBz以上增加了57个单位面积，说明雷暴云体在不断发展,面积和强度上均有所加强。地面电场曲线在第x阶段直接过渡到第3阶段,说明雷暴单体发展较快。系统于15:32。分发出预警信息,相对闪电发生时间16:00,提前了28分(如图4)