星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析_刘向科.pdf
《星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析_刘向科.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析_刘向科.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、气象科技 第 卷第期 年月 ,星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析刘向科康宁,张琴刘畅(山东省气象防灾减灾重点实验室,济南 ;中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心),北京 ;许健民气象卫星创新中心,北京 ;山东省淄博市气象局,淄博 )摘要为更好地发挥星地闪电探测资料在中尺度对流系统中的监测预警应用潜力,本文以 年月 日山东地区的一次中尺度对流系统为例,利用云顶温度、云顶降温率、雷达等资料与 闪电成像仪 ()、()闪电定位系统星地闪电探测资料,分析了星地闪电数据在中尺度对流系统中闪电分布特征及其与对流演变的关系,结果表明:星地探
2、测闪电一致性较好,相对位于对流云前方,星地闪电与降水区域吻合度较高。在系统发展初期,超前于 探测到闪电,且位于回波中心和前侧,回波垂直方向呈现出向前倾斜特征,这对于判识对流移动和演变趋势有较好的指示作用,在预报业务中可采用 的位置来辅助制作强对流落区预报。在成熟阶段,星地闪电频次出现跃增,正地闪比例较高,该时段山东多地发生冰雹灾害,多出现在对流系统移动方向前方的弱回波或无回波区内,则更接近回波中心位置。合并阶段,部分 位于前方强回波区后部,与强回波区相对应。关键词;星地对比;云顶;降温率;雷达回波中图分类号:文献标识码:气象科技山东省气象局科研项目()资助作者简介:刘向科,男,年生,高级工程师
3、,主要从事雷电特征分析和雷电防护研究,:收稿日期:年月 日;定稿日期:年 月 日通信作者,:引言强对流天气具有持续时间短、局地性强、致灾严重等特点,经常伴有雷暴、大风等剧烈天气现象,闪电活动与强对流性天气演变有着密切关系 ,早期研究主要使用地基闪电数据 ,冯桂力等利用地基闪电资料分析了山东一次典型的中尺度对流系统的地闪变化特征,发现在系统发展的不同初始阶段,正负闪电频次存在明显不同。整体上地闪基本出现在温度 的云区和前部大的温度梯度区内,集中发生于温度 的云区。负地闪主要发生在强对流区(),并指出负地闪对识别强对流区有指示作用。刘冬霞等对山东滨州的一次具有前部对流线的中尺度对流系统进行分析,发
4、现地闪主要集中在气流表现为气旋性切变或水平风呈现切变的区域,该区域与中尺度对流系统的强回波区相对应,并且地闪易发生在上升气流达到最大并开始出现下沉气流的阶段。随着闪电定位系统的不断完善和探测技术的提高,尤其是 卫星闪电成像仪()业务应用,丰富了闪电探测方式,是在云顶探测闪电,包括云闪和地闪在内的总闪电 。近几年科研人员使用 闪电资料与地基闪电数据融合应用,取得了一些研究进展和成果。等 分析了 和 ()两种探测设备在超级台风中闪电活动特征,发现星地闪电活动时空分布特征较为一致,认为 在揭示台风内云闪方面更具优势。支树林等 利用 闪电资料结合 ()闪电定位系统和多普勒雷达数据,对比分析了江西境内的
5、台风飑线过程星地闪电资料的空间分布和时间演变差异,发现地闪的位置多超前于卫星闪电,且卫星闪电的变化幅度远较地闪显著,同时发现卫星资料对判识雷暴大风的可能发生位置有较好的辅助作用;张萍萍等 使用星地闪电资料分析了湖北省一次强降水过程中星地闪电的特征,发现在对流迅速发展的初期,闪电探测出现超前于 闪电探测的特征。可以看出有效利用星地闪电定位数据、雷达、卫星等资料,对提高强对流天气预报的时效性和准确率具有积极作用。由于不同地区的闪电活动受当地的气候、地形、环境条件的影响会呈现出较大的差别 ,山东地形复杂,强对流天气较多 ,为更好的发挥星地闪电探测资料在中尺度对流系统中的监测预警应用潜力,本文以 年月
6、 日山东地区的一次中尺度对流系统为例,利用 卫星 、云顶温度、云顶降温率、雷达等资料,详细分析了星地闪电数据与云顶温度、回波强度等参量之间的关系,以揭示中尺度对流系统中闪电分布特征及其与对流演变的关系,更好地发挥星地闪电数据融合应用的业务价值,为提高强对流天气预警水平提供科学依据。资料与方法卫星闪电数据来自 卫星 探测产品。填补了我国在星载闪电遥感探测领域的空白,首次实现了从静止卫星轨道高度,对我国及周边区域发生的闪电及强对流天气的实时监测,经过国家卫星气象中心长达年多在轨测试,理论探测效率总体优于 ,虚警率少于 。产品采用虚假信号滤除和聚类分析方法,对经定标定位处理后的探测数据进行进一步处理
7、,首先滤除发光“事件”中的虚假“事件”,然后利用聚类分析将闪电“事件()”聚类为“组()”和“闪电()”。本文使用 数据。相当黑体亮度温度(,)数据来自 辐射成像仪()分辨率 级数据,全圆盘成像仪时间分辨率为 ,中国区域时间分辨率为 ,数据可以有效表征从地面到高空各层次的大气温度特性,它可以揭示出云的存在和云所处演变阶段中的一些显著特征。本文使用 成像仪波段(波长 )的数据。云顶降温率的定义为 :()式中,为时刻云顶降温率,即时刻的云顶亮温()减去上一时刻的云顶亮温()。当为负值时,云顶亮温下降,对流发展。地闪 资 料 取 自 山 东 雷 电 监 测 网,由 个 闪电定位仪组成,可覆盖山东 以
8、上陆地区域,探测效率为 ,定位精度 ,提供闪电事件发生的时间、位置、强度等数据,且每个数据为一次真实的闪击过程,为了提高准确率,在取值时去除了同一闪电后多个闪击。回击判断标准是:时间间隔小于 ,水平距离小于 。雷达资料为滨州 型多普勒天气雷达 高度等高平面反射率因子(,),水平分辨率为 ,能够直观的描述出降水云系的垂直与水平 特 征,是 对 雷 达 资 料 进 行 详 细 分 析 的 方 法之一 。强对流天气概况 年月 日:(北京时)东亚地区中高纬度地区位势高度场呈“一槽一脊”分布特征(图),高压脊主要位于贝加尔湖以西,脊前在内蒙古东部至东北地区一带有弱横槽(此横槽由 日东北冷涡后部横槽转竖而
9、来),受其影响华北和黄淮北部地区在对流层中高层有冷空气影响,与此同时,东西向暖脊自陕西山西向山东延伸发展,等温线已控制了山东西部地区,“上冷下暖”的结构导致大气具有明显的不稳定特征(图),当日:章丘探空资料计算的对流有效位能 高达 ,日夜间当冷锋过境山东时触发了强对流天气 。受横槽影响,年月 日:至 日:,山东的鲁西北、鲁中、半岛和鲁东南地区共 个站点(国家站,下同)出现降水,平均降水量为;个站达到中雨级别,个站达大雨级别。其中,庆云站降水量最大,为 。降水带基本呈西北东南走向,降水大值主要集中在鲁西北西部至鲁中一线,以及鲁西北北部至鲁中北部环渤海一线,半岛地区有零星强降水出现,降雨区伴有 级
10、雷雨大风,局部地区出现了小冰雹,造成农作物受灾面积达 以上。第期刘向科等:星地探测闪电在一次中尺度对流系统中的活动特征分析图 年月 日:()、()高空天气图星地探测闪电活动特征分析 星地探测闪电与降水空间分布特征 与 闪电的落区比较一致(图),均主要集中在山东中北部地区,鲁中南地区有少量闪电发生,整体上看星地闪电落区与降水区域基本重合。同时由于卫星闪电成像仪覆盖范围广的特点,可探测到渤海和黄海区域的闪电,弥补了无地闪探测的区域。通过 星 地 闪 电 逐 小 时 频 次 分 布 可 以 看 出(图),两者开始和结束时间比较吻合,频次变化趋势比较接近,其中山东陆地 探测闪电 次,次。由于 年月 日
11、:进 行 卫 星 平 台 维 护,造 成 有 无法进行闪电探测,从而导致该时段 频次锐减,因不影响此次过程星地闪电的特征分析,故未对本时段 数据进行处理。图 年月 日:至 日:山东省降水量与星地闪电分布()及星地闪电频次随时间的变化()(图中紫色圆点:闪电,蓝色圆点:闪电)星地探测闪电与 的时空分布特征分析图给出主要云系过境山东境内的连续演变,从月 日:到 日:卫星云顶亮温()与对应时刻前后各 星地闪电的空间分布,可以看到对流云团生消合并期间星地闪电空间位置有较好的一致性,相对 更靠近对流云前方。日:云顶亮温可以看出(图),鲁西北附近形成一个中尺度对流云团,星 地 闪 电 频 次 较 少,主
12、要 集 中 在 的区域内,云团 的区域后方有零星闪电。日:(图),星地闪电主要集中在 的 云团区域后方,地闪的正地闪比例较高,此时高唐县有降雹发生,值得注意的是山东北部与渤海交汇处 探测到少量闪电(图 红色圆圈内),此后发展成对流云团。日:(图),云团逐渐增强并东移,云团发气象科技第 卷展较快,星地闪电落区基本一致,同时在山东与河北交界处有新的云团 生成,且有少量 闪电在 在 左右,此后 云团迅速发展并与 合并(记为)。日:至 日:最大降水量(齐河为 )在 云团正地闪密集区域附近。日:,云团呈与合并的趋势(图),星地闪电频次明显增多,日:强降水中心主要在鲁西北北部,最大雨量出现在正地闪密集区域
13、附近的德州庆云,为 。:(图),、合并生成,主要集中在 区域,该时段强降水中心位于正地闪密集区域内,相对更为分散。:(图)随着天气系统继续向东南移动,的面积减小,星地闪电活动逐渐减弱,降水位置滞后于闪电密集区。总体来看,星地闪电在逐小时的探测上具有较好的一致性,相对 位于对流云移动的前方,在系统发展初期,超前于 探测到闪电。在云团成熟阶段,星地闪电频次明显增多,地闪以正地闪为主。系统发展阶段,强降水中心位于正地闪密集区域内。图 年月 日:()、:()、:(),日:()、:()、:()云顶亮温(填色)与其前后 内星地闪电分布(,分别代表不同的对流云团,“”为 ,“”、“”分别为正、负地闪,黑色三
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 探测 闪电 一次 尺度 对流 系统 中的 活动 特征 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。