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1、第26卷第6期成都信息工程学院学报Vol.26No.62011年12月JOURNALOFCHENGDUUNIVERSITYOFINFORMATIONTECHNOLOGYDec.2011文章编号:1671-1742(2011)06-0669-06雷达资料在雷电临近预警中的应用研究12111吴量,冯桂力,杨仲江,黄玲光,程斌(1.南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京210044;2.山东省雷电防护技术中心,山东济南250031)摘要:为了寻求济南地区地闪发生的临近预警指标,综合利用多普勒雷达资料、闪电定位和探空资料,对20
2、09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,重点是统计分析了闪电发生前的雷达回波参量特征值。初步的研究结果表明: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-10e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-2(8.5kg#m)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
3、-20e高度上出现25dBz的反射率阈值。关键词:雷电预警;雷达反射率;回波顶高;垂直液态水含量中图分类号:P427.32文献标识码:A1引言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[1]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。为了防御和减轻雷电灾害,除了采用雷电防护措施(工程)来防御直击雷害和间接雷害外,还应该加强雷电的监测与预警,以减少雷击灾害事故的发生。特别是随着经济的高速发展,对雷电监测、预警和防护的需求越来越大,要求越来越高。于是人们不断利用
4、各种探测手段研究如何能够及时准确的预报雷电,其中对闪电与雷达回波之间的相关性进行大量的研究,发现地闪与雷达[2]回波有很强的相关性。如冯桂力等对山东北部的一次中尺度对流系统的闪电活动进行分析,发现负地闪多发生在25dBz以上的回波区,对应于对流降水区;正地闪多发生在25dBz以下,对应于稳定的层状云降水区。张义[3]军等通过对6次不同云系的闪电活动进行分析,得到雷暴中的电活动与对流活动成正相关,闪电多发生在[4][5]30dBz强回波高度超过-10e层的时段内。雷正翠等、李玉林等也分别对常州和南昌的雷暴云回波特征等进行初
5、步分析,得到强雷暴云的最大顶高达17~18km,最大强度达55~65dBz。个例分析发现对流云在成熟和-2[6]消散阶段,闪电主要发生在雷达回波>40dBz和VIL(垂直液态水含量)>20kg#m所对应的区域。在大量的统计分析基础上,人们开始利用闪电与雷达参量的相关性来开展闪电预警预报指标的研究,如[7]Mosier等通过对67384个对流单体进行统计分析,发现在-15e和-20e等温层至少两次连续体扫都能探测[8]到30dBz雷达回波作为最好的闪电预警指标,该指标的CSI值(临界成功指数)为68%。Maribel发现风
6、暴云中[9]40dBz以上回波的顶高必须高于7km才能够发生闪电。王飞等对夏季北京地区的20个雷暴单体过程进行综[10]合分析,得出40dBz是比较适合该地区雷电预警的一个雷达回波特征参量。易笑园等发现回波顶高高于11km的回波面积对地闪活动激烈程度具有预警意义。上述研究工作为雷电临近预警指标的选取提供了理论依据和个例证明,但由于强对流天气过程以及雷电特[11]征具有明显的地域特征和个体差异,不同地域的雷暴具有不同的闪电活动特征,相应各地的雷电预警指标也可能会有所不同。山东省属于雷暴发生频繁地区,而对于该地区地闪临近预警
7、指标的研究还比较少,因此在已有对地闪与雷达回波关系研究的基础上,利用多普勒雷达资料和探空、闪电定位资料对济南地区发生的地闪与雷达反射率、回波顶高和垂直液态水含量之间的关系进行了研究,希望可以得到适合该地区的地闪预警指标,为促进该地区雷电活动的临近预警提供技术支撑。收稿日期:2011-10-21670成都信息工程学院学报第26卷2数据和方法2.1地闪数据地闪观测数据取自山东省气象局的LD-Ò型闪电定位系统。系统由13个单站(分别布设在章丘、龙口、荣成、即墨、日照、东明、东平、沾化、夏津、鱼台、蒙阴、郯城和昌邑)和一个中心数
8、据处理系统构成,采用磁定向时差[12]综合法进行闪电定位,能提供闪击的时间、经纬度、极性和电流强度等数据。系统的时钟同步精度可达到0.1Ls,山东省内大部分地区闪电探测效率理论值为95%,定位精度可达到300m。2.2雷达数据雷达数据来自于齐河CINRAD/SA雷达(36b48c10dN,116b46c51dE),2
