雷電精細(xì)化預(yù)警方式

2021-11-20 · 閱讀267

一、雷電精細(xì)化預(yù)警方式

在系統(tǒng)中，用戶可以對(duì)雷電精細(xì)化預(yù)警所需各類數(shù)據(jù)閾值、相對(duì)權(quán)重等參數(shù)根據(jù)本地雷暴天氣環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)將根據(jù)用戶的設(shè)置首先對(duì)相應(yīng)的資料進(jìn)行預(yù)處理,然后利用單一資料進(jìn)行雷電 預(yù)警，最后結(jié)合各類資料的預(yù)判結(jié)果,再進(jìn)行綜合預(yù)警。大氣電場(chǎng)儀預(yù)警是通過讀取電場(chǎng)儀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用雙參數(shù)線性指數(shù)平滑方法對(duì)電場(chǎng)平均值和變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和判定呵,并與設(shè)置的閾值進(jìn)行比較,達(dá)到閾值時(shí)自動(dòng)按照預(yù)警級(jí)別進(jìn)行電場(chǎng)儀雷電預(yù)警;雷達(dá)資料預(yù)警是將雷達(dá)資料的經(jīng)緯度坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后，讀取不同仰角的回波強(qiáng)度、回波速度數(shù)據(jù)后進(jìn)行預(yù)警;地面雨量數(shù)據(jù)預(yù)警是通過實(shí)時(shí)地面雨量數(shù)據(jù)的變化情況,預(yù)警雷暴天氣發(fā)生、發(fā)展和消亡趨勢(shì),并將其作為雷電預(yù)警的參考;L波段探空空間分析預(yù).警是通過L波段探空資料實(shí)現(xiàn)雷暴天氣潛勢(shì)分析和預(yù)警。系統(tǒng)在進(jìn)行精細(xì)化預(yù)警時(shí),結(jié)合各類資料對(duì)雷電的預(yù)警情況,進(jìn)行綜合判別后,根據(jù)雷暴云的變化情況、發(fā)展趨勢(shì)和運(yùn)動(dòng)方向綜合預(yù)報(bào)下一時(shí)刻閃電的發(fā)生趨勢(shì)，并依據(jù)雷達(dá)資料在地面的投影進(jìn)一步判定下一時(shí)刻閃電發(fā)生的范圍、強(qiáng)度等精細(xì)化的預(yù)警指標(biāo)。

結(jié)合青海省雷電活動(dòng)規(guī)律、專業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)西寧歷史雷電發(fā)生時(shí)的雷達(dá)回波強(qiáng)度和頂高，電場(chǎng)強(qiáng)度變化等要素總結(jié)，將雷達(dá)回波反射率強(qiáng)度在.35~40dBz、頂高達(dá)6km及以上，大氣電場(chǎng)儀非脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度變化小時(shí)率不低于5kV.m,作為西寧地區(qū)出現(xiàn)雷電天氣的判據(jù)。上述參考值 與國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究結(jié)論存在一定差別, Maribel等叫研究發(fā)現(xiàn)雷暴單位中發(fā)生閃電時(shí)，其單體雷達(dá)回波強(qiáng)度在40dBz以上，且頂度必須高于7km;常越等研究發(fā)現(xiàn),湖南地區(qū)雷暴單體中出現(xiàn)閃電時(shí),單體雷達(dá)回波強(qiáng)度須在40~45dBz、頂高達(dá)7.5km以上;大氣電場(chǎng)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(duì)流不穩(wěn)定能量問題。

二、個(gè)例驗(yàn)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(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣;青海省氣象臺(tái)于15日14:45 分發(fā)布西寧地區(qū)雷電黃色預(yù)警。實(shí)況記錄了大通14 日18:34 分、15日17:27分、西寧市區(qū)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(gè)區(qū)域的3個(gè)雷暴天氣進(jìn)行驗(yàn)證。
(1)湟中15日雷暴單體區(qū)域30dBz以上云體從14:22(307)到14:27(334)增加了27個(gè)單位面積，但40dBz強(qiáng)度較前-一個(gè)體掃有所減弱，說明云體整體在進(jìn)一步 發(fā)展,但中心強(qiáng)度較弱。后期,雷達(dá)回波強(qiáng)度在35~40dBz ,雷暴單體剖面ET最高達(dá)7km。地面電場(chǎng)曲線中,第0階段呈負(fù)過零快變尖峰,說明地面電場(chǎng)受雷暴云正電荷區(qū)控制,但此時(shí)回波不明顯，沒有發(fā)生地閃,可能有云閃存在;第1階段,地面電場(chǎng)曲線由平穩(wěn)逐漸發(fā)生快變抖動(dòng),電場(chǎng)值不大,且出現(xiàn)較小的過零快變尖峰，說明此時(shí)主要以能量不大的云閃或距電場(chǎng)儀較遠(yuǎn)的地閃為主，此時(shí)發(fā)生了2次負(fù)閃和1次正閃，其中第x階段,為連續(xù)出現(xiàn)預(yù)警閾值的時(shí)間段,電場(chǎng)最大5kv.m+;第2階段,達(dá)到預(yù)警條件后到防護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生閃電的過渡階段，雷暴云逐漸移近電場(chǎng)儀并不斷積累能量;第3階段,有3個(gè)過零快變尖峰出現(xiàn),說明有數(shù)個(gè)云閃和地閃發(fā)生，為雷暴閃電爆發(fā)階段,對(duì)應(yīng)14~15時(shí)閃電密集期;第4階段,為特殊階段,有強(qiáng)快變尖峰出現(xiàn)后電場(chǎng)經(jīng)過一段時(shí)間較平穩(wěn)的波動(dòng)后逐漸減小，說明帶電云層已經(jīng)飄離或消失(如圖2)。14:27分,雷達(dá)回波、電場(chǎng)強(qiáng)度均呈現(xiàn)出了較明顯的變化,系統(tǒng)發(fā)出閃電預(yù)警,預(yù)警發(fā)出時(shí)間較省氣象臺(tái)發(fā)布的雷電預(yù)警信息時(shí)間(14:45分)提前了18分。

(2)2017年6月14日，大通縣出現(xiàn)雷暴天氣，18:10雷暴單體區(qū)域強(qiáng)度達(dá)35~40dBz,ET最高達(dá)6km;受雷暴云正電荷控制,地面電場(chǎng)第x階段最大電場(chǎng)值-5kv.m',第2階段不斷積累能量,第3階段有數(shù)個(gè)過零快變尖峰,為雷暴閃電爆發(fā)階段,第4階段為消散階段。系統(tǒng)于18:10發(fā)出預(yù)警信息，比首次出現(xiàn)云地閃電提早了24分。(如圖3)。

(3)2017年6月15日，西寧出現(xiàn)雷暴天氣，15:26~15:32雷暴單體區(qū)域30dBz以上較上個(gè)體掃增加了38個(gè)單位面積，其中40dBz以上增加了57個(gè)單位面積，說明雷暴云體在不斷發(fā)展,面積和強(qiáng)度上均有所加強(qiáng)。地面電場(chǎng)曲線在第x階段直接過渡到第3階段,說明雷暴單體發(fā)展較快。系統(tǒng)于15:32。分發(fā)出預(yù)警信息,相對(duì)閃電發(fā)生時(shí)間16:00,提前了28分(如圖4)