雷電精細化預警方式

2021-11-20 · 閱讀317

一、雷電精細化預警方式

在系統中，用戶可以對雷電精細化預警所需各類數據閾值、相對權重等參數根據本地雷暴天氣環境進行設置，系統將根據用戶的設置首先對相應的資料進行預處理,然后利用單一資料進行雷電 預警，最后結合各類資料的預判結果,再進行綜合預警。大氣電場儀預警是通過讀取電場儀的實時數據，采用雙參數線性指數平滑方法對電場平均值和變化趨勢進行預測和判定呵,并與設置的閾值進行比較,達到閾值時自動按照預警級別進行電場儀雷電預警;雷達資料預警是將雷達資料的經緯度坐標系轉換后，讀取不同仰角的回波強度、回波速度數據后進行預警;地面雨量數據預警是通過實時地面雨量數據的變化情況,預警雷暴天氣發生、發展和消亡趨勢,并將其作為雷電預警的參考;L波段探空空間分析預.警是通過L波段探空資料實現雷暴天氣潛勢分析和預警。系統在進行精細化預警時,結合各類資料對雷電的預警情況,進行綜合判別后,根據雷暴云的變化情況、發展趨勢和運動方向綜合預報下一時刻閃電的發生趨勢，并依據雷達資料在地面的投影進一步判定下一時刻閃電發生的范圍、強度等精細化的預警指標。

結合青海省雷電活動規律、專業服務經驗,根據西寧歷史雷電發生時的雷達回波強度和頂高，電場強度變化等要素總結，將雷達回波反射率強度在.35~40dBz、頂高達6km及以上，大氣電場儀非脈沖電場強度變化小時率不低于5kV.m,作為西寧地區出現雷電天氣的判據。上述參考值 與國內外相關學者研究結論存在一定差別, Maribel等叫研究發現雷暴單位中發生閃電時，其單體雷達回波強度在40dBz以上，且頂度必須高于7km;常越等研究發現,湖南地區雷暴單體中出現閃電時,單體雷達回波強度須在40~45dBz、頂高達7.5km以上;大氣電場閾值大于與柴瑞等4的研究閾值(3.5kV.m)。上述差異歸因于高原上較低的對流不穩定能量問題。

二、個例驗證

2017年6月14~16日青海東北部受低槽影響，午后西寧、湟中、大通、互助和樂均發生強對流天氣;青海省氣象臺于15日14:45 分發布西寧地區雷電黃色預警。實況記錄了大通14 日18:34 分、15日17:27分、西寧市區15日16:00 有雷暴。通過選取以上3天在湟中、大通和西寧三個區域的3個雷暴天氣進行驗證。
(1)湟中15日雷暴單體區域30dBz以上云體從14:22(307)到14:27(334)增加了27個單位面積，但40dBz強度較前-一個體掃有所減弱，說明云體整體在進一步 發展,但中心強度較弱。后期,雷達回波強度在35~40dBz ,雷暴單體剖面ET最高達7km。地面電場曲線中,第0階段呈負過零快變尖峰,說明地面電場受雷暴云正電荷區控制,但此時回波不明顯，沒有發生地閃,可能有云閃存在;第1階段,地面電場曲線由平穩逐漸發生快變抖動,電場值不大,且出現較小的過零快變尖峰，說明此時主要以能量不大的云閃或距電場儀較遠的地閃為主，此時發生了2次負閃和1次正閃，其中第x階段,為連續出現預警閾值的時間段,電場最大5kv.m+;第2階段,達到預警條件后到防護區內發生閃電的過渡階段，雷暴云逐漸移近電場儀并不斷積累能量;第3階段,有3個過零快變尖峰出現,說明有數個云閃和地閃發生，為雷暴閃電爆發階段,對應14~15時閃電密集期;第4階段,為特殊階段,有強快變尖峰出現后電場經過一段時間較平穩的波動后逐漸減小，說明帶電云層已經飄離或消失(如圖2)。14:27分,雷達回波、電場強度均呈現出了較明顯的變化,系統發出閃電預警,預警發出時間較省氣象臺發布的雷電預警信息時間(14:45分)提前了18分。

(2)2017年6月14日，大通縣出現雷暴天氣，18:10雷暴單體區域強度達35~40dBz,ET最高達6km;受雷暴云正電荷控制,地面電場第x階段最大電場值-5kv.m',第2階段不斷積累能量,第3階段有數個過零快變尖峰,為雷暴閃電爆發階段,第4階段為消散階段。系統于18:10發出預警信息，比首次出現云地閃電提早了24分。(如圖3)。

(3)2017年6月15日，西寧出現雷暴天氣，15:26~15:32雷暴單體區域30dBz以上較上個體掃增加了38個單位面積，其中40dBz以上增加了57個單位面積，說明雷暴云體在不斷發展,面積和強度上均有所加強。地面電場曲線在第x階段直接過渡到第3階段,說明雷暴單體發展較快。系統于15:32。分發出預警信息,相對閃電發生時間16:00,提前了28分(如圖4)