广西雷电监测预警服务系统的设计与应用

基于B/S架构设计开发了广西雷电监测预警服务系统,系统将大气电场、闪电、雷达产品和雷灾等气象数据存储在自建的雷电信息数据库,具有雷电信息查询统计、雷暴过程实时监测、预警产品制作展示、预警信息发布、雷灾分析、雷电报文制作等功能,实现了广西雷电监测预警服务一体化的目标。     

雷电临近预警系统的运行试验

介绍了中国气象科学研究院研发的雷电临近预警系统(CAMSLNWS)在北京地区开展的业务运行试验.通过运行测试以及预警结果与闪电监测结果的对比评估,表明:CAMS.LNWS能够稳定运行,定时读取多种探测资料、自动生成并循环显示雷电发生概率、雷电活动区域移动趋势和重点区域雷电危险度等级三种雷电临近预警产品;CAMS.LNWS的雷电发生概率预警产品具有较高的命中率,能够较好地对0～30min内可能发生闪电的区域进行有效预警;随着预警时间的延长,CAMS.LNWS的预警效果会有所降低.     

雷电临近预警方法和系统研发

为满足高速发展的现代社会对雷电预警预报气象服务日益增加的需求,中国气象科学研究院研发了雷电临近预警系统(CAMS_LNWS).CAMS_LNWS采用了多资料、多参数和多算法集成的雷电临近预警方法,能够综合利用雷达、卫星、闪电监测系统、地面电场仪和探空仪等的观测资料,参考天气形势预报产品和雷暴云起电、放电模式运行的结果,结合区域识别、跟踪和外推算法与决策树算法,自动生成雷电活动潜势预报结果和雷电临近预警结果,并提供多种形式的雷电临近预警产品,以满足不同的应用需求.该系统人机界面友好,参数接口丰富,简单易用,有利于在各地区的推广应用.同时该系统采用了模块化的结构设计,具有灵活的扩充性,便于今后对预警方法的不断升级和改进.     

四川省雷电监测预警预报系统及其应用研究

四川省防雷中心利用闪电资料建立了雷电监测业务系统;采用决策树法, 结合T213模式资料和地面探空资料建立了雷电预报业务系统;采用配料法, 结合雷达资料和闪电定位资料建立了雷电短时临近预警系统, 2008年中心引入CAMS_LN-WS系统, 结合原有预警产品生成适合四川省的雷电短临预警产品。经过5年的效果验证, 四川省雷电监测预警预报系统准确率达到85%, 系统产品对政府组织防灾减灾工作所提供的支撑有效降低雷电灾害所造成的损失, 带来了很大的社会效益和经济效益。      

基于闪电距离判定、雷达产品阈值控制的雷电预警算法研究

从研发专业雷电临近预警服务产品及提高其时效性的目的出发,以0.01°×0.01°栅格、6min为一个预警单元,在雷达阈值控制的雷电临近预警模型的基础上,对每个预警网格进行前5个时段内所发生闪电与网格的距离计算,按闪电逼近网格的距离和变化趋势确定预警规则,生成当前时刻往后6min栅格、重点区域雷电发生情况的临近预警产品,并对模型的预报成功率进行了定量和定性化的评估,结果表明该模型相比传统依靠雷达阈值控制进行雷电临近预警的方法在栅格、区域的预报准确率都有一定的提高,计算速度快,可以较好地被应用到实际特别是专业雷电临近预警服务中。     

基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.     

武汉地区雷电预警阈值研究

利用湖北新一代多普勒雷达、闪电定位仪、电场仪等探测设备获取的大气探测资料,采取概率统计方法,就武汉市2012年1月至2014年7月184次雷暴过程中的1067次闪电和预警指标的相关性进行统计分析,初步确定武汉地区雷电预警指标阈值。结果表明：雷电发生与大气电场强度、雷达回波反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量等指标关系密切;大气电场强度阈值为2 kV/m左右;-10 ℃高度上回波强度大于等于40 dBz且回波顶高为6 km左右、垂直累积液态水含量大于等于10 kg/m2可以作为武汉地区雷电预警阈值,且不同的月份阈值有所变化。     

基于雷电临近预警技术的主动防雷应用

为了使雷电临近预警技术在雷电灾害防御业务中更好地发挥作用,针对电子系统的雷电灾害特点,在传统被动防雷技术基础上,提出基于雷电临近预警的主动防雷技术,应用雷电临近预警和远程控制等技术,开发以B/S结构为架构的雷电临近预警应用系统。对2013年8月—2014年8月福建省泉州市4个无线电监测站的主动防雷应用效果进行两种方法的预警效果检验。检验结果表明:主动防雷技术是对被动防雷技术的一个较好的完善和补充。采用闪电数量对比分析,4个监测站的有效预警率为69%,采用预报评分方法对比分析,4个监测站的平均准确率为53%,对雷电活动发生较为集中的区域预警效果较好,对雷电活动发生较为零散的区域预警效果有所降低。     

成都地区一次雷暴过程地面电场演变特征

本文根据2010年9月17日成都地区一次强雷暴过程中大气电场仪和闪电定位资料,分析雷暴起始、发展、消亡阶段地面电场演变特征,通过对比地闪监测网资料发现地面电场仪能够准确反映闪电活动规律。将地面电场仪与闪电定位资料相结合,可大大提高雷电预警的准确性,同时实现面向重点区域的雷电短临预警,该预警模式具有时效性高、准确率高等特点,同时也能够有效弥补现有雷电预警方法的不足。同时为四川省强对流天气系统的演变和分类检测和临近预报提供参考。      

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.     

武汉地区云地闪电特征及防护效率研究

采用武汉地区2006年3月至2009年2月云地闪电资料,统计分析了武汉地区云地闪电特征及其直击雷防护效率,为该地区的雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考依据。统计分析表明,武汉地区年平均云地闪电次数为45693次;负闪电占闪电总数的96.0%,平均负闪电强度为32.6 kA;正闪电占闪电总数的4.0%,平均正闪电强度为38.3 kA。4-8月闪电占全年闪电总数的96.9%,其中7-8月闪电占全年闪电总数的70.8%,9月至次年3月闪电仅占全年闪电总数的3.1%。正、负闪电强度主要集中在10-50 kA,平均陡度为12 kA/μs左右。通过统计分析,拟合出适合武汉地区大于某一雷电流幅值累计概率方程。武汉市新洲区西南部与黄陂区东南部交接地区和江夏区东部地区是闪电高密度中心,年平均闪电次数在8.5次/km~2以上。武汉地区建筑物直击雷保护范围按照1、2、3类防雷类别设计时,其绕击率分别为1.3%、3.3%和11.5%,反击率分别为0.1%、0.2%、1.6%。     

中国区域闪电特征分析及闪电产生NOx量的估算

利用中国2008-2010年的闪电定位数据,分析了闪电次数的空间分布和时间变化,结合Price理论,估算了闪电产生的氮氧化物（LNOx）量,初步分析了LNOx的时空分布特征。结果表明：闪电的高发期为7、8月,广州、武汉为闪电高发区;LNOx主要分布在（105～125°E,25～40°N）地区,其中武汉、广州、成都、重庆、长沙、南京和南昌地区量值较大;7月和8月LNOx的产量明显高于其他几个月,8月产量最高;此外,LNOx的分布具有明显的季节特征,春夏秋冬四季产量分别占总产量的4．8％、89．4％、5．3％以及0．5％,春季的LNOx主要出现在广州地区,夏季LNOx高值区分布北移,分布范围较广;秋季分布范围减小,最大值出现在广州地区,冬季产量明显变小,最大值出现在武汉的西南方向。     

河北省雷电灾害易损性综合评估与区划

从雷电灾害易损性分析角度出发,利用河北省11个气象台站1971—2000年雷暴日资料和2003—2009年雷电灾害数据,结合河北省的经济和人口密度特征,选取雷击大地密度、雷电灾害频数、经济易损模数、生命易损模数4个指标,采用灾后分析法对河北省雷电灾害易损性进行了评估。评估结果显示:唐山、保定、秦皇岛为高易损区,邢台、衡水、廊坊、张家口、石家庄为较高易损区,承德为中易损区,沧州、邯郸为低易损区。初步形成了各地易损性结构和河北省雷灾易损度区划,绘制了河北省雷电灾害易损度区划图,为河北省各级政府和相关管理部门防御雷电灾害提供客观的科学依据。     

基于GIS的闪电参数查询系统设计与实现

基于.NET4.0开发环境、MapX5.0组件技术和SQL Server数据库开发与应用技术,利用C#编程语言,设计了闪电参数可视化查询系统.该系统将闪电定位资料与地理信息相结合,实现了地理信息的查询和编辑、原始闪电数据的存储和管理、闪电参数的查询和分析、专题图绘制和输出等功能.以武汉"1+8"城市圈（武汉市、孝感市、天门市、潜江市、仙桃市、咸宁市、鄂州市、黄石市、黄冈市）为例,展示了闪电参数查询、专题图绘制、测量工具和闪电发生位置以及雷电流强度分布查询的应用结果.     

大连地区闪电活动时空特征分析及雷击风险度综合指数预测研究

本文利用辽宁省大连市2007年1月—2011年12月连续5 a的闪电监测数据,分析了大连地区闪电频数和强度的时空分布特征,并基于雷电频次和强度构建雷电危险度综合指数预测模型。研究结果表明,大连地区闪电高发期集中在6—8月,该段时间内闪电数超过全年闪电总数的80%;6、7月雷电明显集中于午后和夜间,而从8月开始雷电发生时间向凌晨时段集中,午后明显减少,夜间闪电次数略高于白天。大连地区大部分区域的平均雷击密度值低于10次·km-2,两个极大值中心位于长海县和普兰店市;大连地区大部分区域的平均雷击强度值介于5~30 k A之间,平均雷击强度的极大值中心位于主城区、金州区、瓦房店市西部及庄河市东部,最大可达98 k A。本文依据模糊函数法综合闪电频次与雷击电流,构造雷电危险度综合指数预测模型,并以2011年4月14日雷击灾害为例,预报雷电危险度等级为4级。该模型可对大连地区的雷电危险度等级进行预测并发布预警,更加直观、方便、高效地为公众提供气象服务信息。     

广州高建筑物雷电观测与研究10年进展

作为中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)的重要组成部分,广州高建筑物雷电观测站(TOLOG)始建于2009年,迄今已积累数百次高建筑物雷电资料。对于雷电连接过程,高建筑物会起到“放大镜”的作用:TOLOG的观测在国际上首次发现了连接过程中负-正先导之间“头部-侧面”连接的现象,给出了先导连接行为的两种基本形态;揭示了负先导梯级发展过程的精细化结构,给出了下行先导和上行先导的二维/三维发展特征;估算了不同高度建筑物上雷电的闪击距离。高建筑物对雷电电磁场具有“放大器”的作用,且建筑物越高增强效应越显著。高建筑物是下行和上行闪电的“汇集点”:对下行闪电的吸引作用可保护高建筑物附近的其他物体免遭雷击;正地闪的回击、延续电流和云内放电过程均可在高建筑物上触发负极性上行闪电。另外,高建筑物区域可作为闪电监测系统的“标校场”,TOLOG的观测资料在地闪定位系统探测效率和定位精度的评估方面也得到了应用。     

2011—2012年广州高建筑物雷电磁场特征统计

为研究不同高度的建筑物对雷电磁场的影响,对2011年7月—2012年8月广州高建筑物雷电观测试验中获取的雷电磁场波形数据进行统计分析,共选取击中14个高建筑物的40次雷电 (均为负极性雷电) 的磁场数据,结果表明:高建筑物对回击磁场峰值有增强作用,且建筑物越高对回击磁场峰值的增强作用越大,高度在200 m以上的建筑物上雷电首次回击磁场峰值的几何平均值是高度在200 m以下的建筑物上的2.4倍;高建筑物雷电回击的磁场波形呈多峰特征;观测到的20次击中200 m以下高建筑物的雷电中,有13次 (65%) 雷电首次回击的磁场波形出现后续峰值比初始峰值大的现象,击中200 m以上高建筑物的14次雷电中有8次 (57%) 出现该现象;40次高建筑物雷电中有22次 (55%) 为多回击雷电,135个回击间隔时间的几何平均值为69.1 ms, 多回击高建筑物雷电中有10次 (45%) 出现继后回击的磁场峰值大于首次回击磁场峰值的现象。     

雷电资料分析处理系统的设计与应用

为了充分发挥雷电资料的作用,解决资料的质量问题,建立雷电综合数据库及其资料分析处理加工平台。基于JavaScript的WebGIS框架和CIMISS数据库,设计开发了具有数据处理和质量控制、分析和应用功能的雷电资料分析处理系统,建立了以闪电、大气电场、雷暴日和雷击灾害数据为主要内容的雷电信息数据库。该系统能够实时监测卫星、雷达、闪电、大气电场等多种探测信息,开展雷电数据的质量控制,回演、动态播放历史信息,具有信息查询统计、分析绘制曲线、制作雷电报告等多项功能,为防雷业务、科研和服务工作提供方便、高效的应用工具和技术平台。以2015年6月1—2日湖北监利县的一次强雷电天气过程为例,通过对这次雷电过程的应用实践表明:雷电资料分析处理系统闪电监测准确,图表绘制快速,统计分析结果适用,能够满足防雷业务及科研工作的需要,为高效开展雷电灾害防御和服务提供了高效的基础性平台。     

强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务

利用ADTD雷电定位显示监测系统资料和常规天气预报资料及驻马店多普勒雷达回波资料,对2013年7月20日信阳地区强雷暴天气的地闪和雷达回波的特征及相互关系进行了分析,结果表明闪电密集区移动方向的前沿位置与30dBz雷达回波区位置重叠,闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势。闪电密集区消失早于雷达回波区消散,地闪强度减小趋势比雷达回波减弱有30到60min的提前量。正地闪的出现,预示对流云团发展;正地闪消失,预示对流云团进入消亡阶段。利用闪电定位资料分析预测闪电落区和时效性比单一使用雷达回波资料更准确。闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势,因此可以将30或60min闪电分布图引入对流性天气的跟踪监测和预警预报业务中。     

Correlation Between Total Lightning Activity and Precipitation Particle Characteristics Observed from 34 Thunderstorms

A total of 34 thunderstorms around Shanghai and Wuhan of China are analyzed in order to determine the relationship between total lightning activity and precipitation particle characteristics.Precipitation particle concentration data are obtained from the 2A12 product of TRMM/TMI(Tropical Rainfall Measuring Mission/TRMM Microwave Image) and lightning activity data are from the TRMM/LIS(Lightning Imaging Sensor) and SAFIR3000(Surveillance et Alerte Founder par Interferometric Radioelectirque).On a spatial ...