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闪电定位资料和雷达资料等在雷电预警预报中的应用研究

吴量  
【摘要】:雷电是伴随着强对流过程发生的一种灾害性天气现象,雷电以其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应使其在瞬间产生巨大的破坏作用。为了有效地防御和减轻雷电灾害的发生,本文综合应用多普勒雷达资料、山东省闪电定位仪网监测资料、地面高空观测资料和NCEP再分析资料,分析了山东省闪电活动的时间和空间分布特征,并针对该地区研究了闪电活动的雷达预警指标和潜势预报方程。主要研究结论如下: (1)在对2007-2010年山东省闪电密度分布的基础上,利用经验正交展开(EOF)分析方法,对山东省闪电资料进行分析,得到两个可以在很大程度上反映山东省这四年的闪电密度的变化及其空间分布基本特征的特征向量。对6-8月的月平均闪电密度分布分析,得到闪电与较强的降水相联系,但与强降水中心并不一致。 (2)对距离齐河雷达站100km范围内2007-2010年的闪电数据进行月、日变化分析,发现该区域内6-8月是雷电活动的高峰期,该区域内每年的总闪电日变化并不是表现出单一的变化趋势,其日变化的峰谷值对应时间和持续时间也并不完全一致。 (3)利用雷达数据计算得出的组合反射率(CR)、回波顶高(ET)和垂直积分液态水含量(VIL)三个指标,对2009年7-8月和2010年6月距离齐河雷达站200km范围内的41个对流云团进行统计分析闪电发生前的三个雷达回波参量特征值,表明:对于该地区单独使用雷达反射率而言,最好的预警指标是在-10℃高度上出现40dBz的反射率阈值,使用这种方法的预警准确率是96%、虚警率是14%、临界成功指数是83%、平均预警时间是21min。在考虑雷达反射率的基础上再考虑最大回波顶高(≥10km)和垂直液态水含量(≥8.5kg·m2)预警指标时,能有效降低虚假报警率和提高临界成功指数,此时选取的雷达反射率指标是在-20℃高度上出现25dBz的反射率阈值。 (4)利用2008-2010年6-8月NCEP数据,开展了距离齐河雷达站100km范围内6-8月0-6小时雷电潜势预报研究,对17个预报因子(500hPa、700hPa和850hPa三个高度层的比湿平均值(Q3p)、K指数、700hPa温度露点差、400hPa和500hPa温度露点差的平均值、700hPa和850hPa温度露点差的平均值、500hPa与850hPa假相当位温(θse)之差、700hPa与1000hPa假相当位温之差、300hPa与500hPa假相当位温之差、700hPa-400hPa平均相对湿度、抬升指数(LI)、水平螺旋度、总指数(TT)、强天气威胁指数(SWEAT)、沙氏指数(SI)、抬升凝结高度层温度、300hPa和850hPa散度)进行筛选,用向后选择法和逐步回归法(α=0.05)建立雷电潜势预报方程,通过利用样本回代到方程中计算相应的雷暴预报检验数据,最后选择最优预报方程。


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