雷电预警预报资料

通过对北京地区2005年夏季的20个单位雷达资料与探空和闪电资料结合进行的综合分析，得出了40DBZ回波顶高是作为该地区雷电预警比较合适的雷达特征回波参量的结论。而回波顶高所需要达到的特征高度稍微有别于国外的研究结论，需要在达到0℃层结高度以上

后在结合-10℃层结高度、P值(40DBZ回波突破0℃层结高度后，单体在这个高度上40DBZ以上回波占25DBZ以上回波的体积百分比)的变化等判据进行进一步的判断。

利用雷达资料对单体是否发生闪电，以及初次闪电发生时间段的预报方法可以归纳为以下几个步骤：

（1）观察单体40DBZ回波顶高随时间的变化。如果40DBZ回波顶高度突破并维持在0℃层结高度之上，则单体有很大的概率将要发生闪电。

(2)在满足了上述条件后继续观察单体40DBZ回波顶高的变化。如果40DBZ回波顶高突破了-10℃层结高度，则判断在满足该条件的雷达体扫时间后约15min时间之内将发生初次闪电。

(3)若40DBZ回波顶高未能突破-10℃层结高度，则观察单体的P值变化。如果P值突破并能够维持在5%以上一段时间，则在满足该条件的雷达体扫时间后约15min内将会发生单体的初次闪电。

(4)若上述(2)和(3)条的条件均不能满足，而单体40DBZ回波顶高又始终能够维持在0℃层结度高以上，则可以认为在短时间内单体不会发生闪电。但如果单体生命史足够长，在更长时间后发生闪电的概率依然较大。

此外，当单体中回波从25DBZ上升到35DBZ时，也就是回波强度变化率达到极大值时，这个变化时间差与单体中初次云闪和初次地闪之间的时间间隔也存在一个线性相关。这可以进步为单体可能发生地闪的时I司进行预报提供一个参考依据。对于结构比较复杂得雷暴云，还没有比较好的方法对雷电活动进行预报，还需要深入研究。

对于地面电场观测数据，主要采用了两个预警指标进行雷电临近预警电场瞬间变化量和电场平均变化趋势。每秒一次的采样率是可以在一定程度上反映闪电放电引起的电场变化的，因为闪电发生后，地面电场恢复到闪电前的状态需要一定的时间，所以根据观测到的电场瞬间变化(相邻2s地面电场值之差)能够大体上判断出在近距离是否发生了闪电。对于电场平均变化趋势(如采用1min的平均值)来说，不适于在近距离有闪电发生时使用，因为近距离有闪电发生时(特别是闪电频繁发生时)，很可能闪电发生之后地面电场还未完全恢复就发生一次闪电，这样每分钟平均值的变化会是杂乱无章的。但是在闪电还未发生前、最后一次闪电发生后或者闪电发生频率较低时(可舍弃闪电发生之后一段时间的数据不参与平均值的计算，若闪电发生频率较高，可能会造成根本没有数据适于计算平均值，还是可以利用电场平均值的变化趋势作为预警指标的，特别是雷暴发展初期，云中电荷处于积累阶段，通过对大气电场平均值的变化趋势的预测，可以对闪电的发生进行有效的预警。 2100433B

对于卫星资料在雷电临近预警中的应用，CAMS_LNWS采用的是辐射亮温TBB资料，采用下述预警指标：

(1)双TBB阈值设为T1(D.TBB)和T2(D、TBB).且T1(D、TBB)〉T2(D.丁BB)，例如可分别选-32℃和-52℃。对TBB≤T1(D.TBB)的lx、域进行识别、跟踪和预测，在这些区域中如果存在TBB≤T2(D、TBB)的格点，则认为该区域有可能发生闪电，预警提前时间为tF(D.TBB)。则从最后一个时次开始，在跟踪结果中往前搜索一直符合上述条件的区域，设该区域符合上述条件的最早时刻为to(D.TBB)，则预测to(D,TBB) tF(D.TBB)之后该区域可能发生闪电。

(2)TBB递减率阈值T(C.T.C)该指标需要至少两个时次的资料，对TBB≤T1(C.T.C)(可取为-32℃)的区域进行识别、跟踪和预测，对每个区域中的最小TBB的变化进行计算，如果某个区域最小TBB的递减率超过T(C.T,C)，则认为该区域有可能发生闪电，预警提前时间为tF(C,T.C)。后面的处理与上述双TBB阈值法类似。TBB递减率阈值可取为0.5℃/min，对于地闪的预警，国外的研究结果表明tF(C.T.C)为0.5 h或更长时间。

随着全国地闪定位站网和局部地区总闪定位系统的建设，闪电资料在雷电预警中将起到越来越重要的作用。通过区域识别、跟踪和外推算法，可以对已经发生闪电的区域进行识别，利用一段时间的监测资料就能进行跟踪和预测，特别是总闪定位系统能够提供云闪的信息，可以为地闪提供更长的预警时间。

利用地闪定位资料进行雷电临近预报实际上就是预测雷电活动的移动趋势，只能靠提前预测雷电活动的位置信息来保证提前预警时间而云闪一般提前于地闪发生，其定位结果在一定程度上能够增加地闪的提前预警时间，在CAMS_LNWS中也考虑了此项预警指标，在有云闪观测结果并且是对地闪进行预警时采用。

另外，在同时拥有闪电监测资料以及雷达、卫星等实测资料时，需要综合考虑这些资料。例如在利用雷达、卫星资料对强对流区域进行识别、跟踪时，参考雷电定位结果，判断这些区域是否已经发生闪电，将为下一时段外推得到的强对流区域是否会发生闪电提供决策依据。

雷电预警预报业务平台由雷电预警预报产品生成、人机交互决策以及雷电预警预报产品发布三大部门组成，简述如下。

(1)雷电预警预报产品生成

根据雷电预警预报方法，使用计算机、数据库、图形处理等技术编制应用软件，自动滚动生成多种雷电预警预报产品。

(2)人机交互决策

上述产品运用计算机网络技术自动上网，供预报员使用。预报员根据本地地形、下垫面等特征，对预报产品进行订正，做出雷电预报结果，并根据雷电预报等级，发布雷电警报。

（3）雷电预警预报产品发布

雷电预警预报产品除了通过电视、广播、报纸等发布外，还可以通过12121气象咨询台、短信专用平台和Web服务等形式发布。12121气象咨询台主要服务于各地电话用户，短信专用平台主要面向广大的移动通信用户，特别是及时向边远山区的乡镇领导及广大群众发布雷电预警信号，Web服务主要是通过因特网向专业用户提供服务。

雷电灾害是强对流性天气造成的主要灾害之一，由于雷电形成迅速而给其预警预报带来了极大的困难。长期以来，国内外的研究和业务人员在利用雷达和卫星等探测资料进行雷电预警预报方面做了大量深入的研究工作。中国气象科学研究院近期开展了雷电预警预报技术和方法研究，并开发了雷电临近预警系统软件(Lightning Nowcasting and Warning Systems,CAMS-LNWS)。但是我国雷电预警预报技术和方法的研究刚刚起步，目前还没有成熟的可供预报服务实际使用的业务产品，没有开展有针对性的雷电预警预报业务。

区域识别、跟踪和外推算法与决策树算法的应用区域识别、跟踪和外推算法能够用于闪电定位、雷达和卫星资料应用模块以及综合预报模块，把已经发生闪电的区域和有可能发生闪电的区域识别出来，并利用多个时次的观测资料对这些区域进行跟踪和外推，预测0～2 h预警范围内有可能发生闪电的区域。决策树算法应用的前提是要有足够多的实例对该算法进行分类训练，受观测资料的限制，目前只是在探空资料应用模块中采用了该算法。随着观测个例的增多，决策树算法也有希望在其他模块中加以应用，对各种预警指标进行遴选。

雷电活动资料及其云和降水关系的综合分析应用闪电定位仪的监测结果除了能够用于对雷电发生区域进行外推预测外，在利用卫星云图和雷达回波资料进行雷电预报的过程中也要综合考虑闪电定位结果，另外，地面电场实时观测资料与雷电活动也是紧密相关的，因此，在卫星和雷达资料应用模块中也应考虑地面电场的观测记录。

人机交互功能用户可以指定参与预报的各种资料及其预报结果在综合预报中所占的相对权重，并且可以输人预报员的经验预报结果参与综合预报。 2100433B