大气电场仪资料和多普勒天气雷达资料在云南雷电预警中的应用研究

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本文应用新一代闪电定位网监测资料研究了云南雷电活动特征和雷电灾害特征,利用大气电场仪资料分析了地闪发生时,电场曲线的演变特征。同时结合多普勒天气雷达资料研究了地闪发展与多个回波指标的特征关系。结果表明:云南省闪电活动具有时空分布不均匀的特点,一年四季均有闪电发生,多出现在4~9月。日变化特征明显,午后到傍晚闪电活动频繁。雷电活动最多出现在滇中地区,最少出现在滇西北的迪庆和怒江地区。以负地闪为主,正负闪电各月在总闪电中所占比例存在很大的差距,正地闪所占比例在10~次年3月较高。正地闪平均电流强度(54.18KA)高于负地闪平均电流强度(-35.62KA)。雷电灾害事故主要发生在4~9月。雷击灾害事故主要出现在滇南、滇中等地区。雷电灾害主要是人身伤亡事故和对电力行业、弱电设备的损害。   无雷暴活动时,昆明近地面大气电场电场强度波动范围较小,处于-0.02~1.5kV/m之间,电场值平均为441 kV/m,日变化具有双峰双谷的波动特征。日差分电场值多在±0.02kV/m之间。晴天大气电场的日变化虽然规律性较强,量级较小。雷暴活动时,通常会在地面产生较强的电场,正负向突变现象明显,突变的方向与地闪的性质密切相关。通过统计分析不同距离第一次发生地闪前30min电场资料,得出了昆明大气电场仪电场强度的三级预警阈值为:3kV/m、5kV/m、7kV/m,差分电场强度的三级预警阈值为:0.5 kV/m,1.5 kV/m和2.5 kV/m。通过检验分析发现,电场强度阈值法预警时间在14~22min之间,差分电场阈值法预警时间在12~17 min之间。差分电场阈值法预警在命中率、Ts评分优于电场值阈值法预警。   对流回波的负地闪占绝对优势,平均正地闪比例占4%以下,但其中飑线回波内正地闪所占比例稍偏高。正地闪的平均电流强度大于负地闪的平均电流强度。负地闪随着回波的发展而增加,回波的减弱而下降。正地闪在回波发展初期较少或不发生,回波发展成熟时期开始出现,后期在少数时段超过负地闪。对流回波的发展特征为:回波初期发展迅速,初始阶段低层辐合,成熟阶段中高层辐合,高层局部辐散。负地闪总是密集的出现在强回波区,对应着辐合区和逆风区,强回波对负地闪具有明显指示意义。正地闪总是稀疏的分布在弱回波区中,多数出现在回波后部的下沉气流处,其次是回波前部的云砧处。地闪发生时-10℃、-20℃层高度上雷达对流回波强度分布维持在35dBz、30dBz以上,多在50dBz、40dBz左右上下波动,强度值出现的多次跃增总是对应着地闪频数的跃增,提前约5~30min,平均提前量分别为13.9min和14.5min。-10℃层高度上雷达回波强度的跃增与地闪的跃增对应更为密切。回波顶高与地闪频数演变趋势具有一致性。地闪发生期间回波顶高大多维持在8km以上。
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