【摘 要】
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随着闪电定位技术和多种探测手段日益发展成熟,单一的观测资料已不能满足当前雷电监测预警的业务要求,根据各种资料的不同特性,利用多种观测资料综合进行雷电监测预警已发展成趋势。本论文基于南京信息工程大学在南京及昆明地区自主搭建的VLF/LF磁场三维闪电探测定位网,将三维闪电定位资料与雷达回波资料、卫星云顶亮温资料结合起来,提取不同地形下不同类型雷暴发生时的典型特征参数,利用TITAN算法进行雷暴区域的识
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随着闪电定位技术和多种探测手段日益发展成熟,单一的观测资料已不能满足当前雷电监测预警的业务要求,根据各种资料的不同特性,利用多种观测资料综合进行雷电监测预警已发展成趋势。本论文基于南京信息工程大学在南京及昆明地区自主搭建的VLF/LF磁场三维闪电探测定位网,将三维闪电定位资料与雷达回波资料、卫星云顶亮温资料结合起来,提取不同地形下不同类型雷暴发生时的典型特征参数,利用TITAN算法进行雷暴区域的识别、跟踪、外推,达到雷电临近预警的目的。主要研究成果如下:(1)采用蒙特卡洛方法对南京、昆明闪电定位网理论水平定位误差进行了模拟:南京、昆明闪电定位网内的水平误差均小于250m。考虑到昆明地区地形崎岖复杂,进一步模拟了真实地形对昆明地区水平误差的影响,结果表明:昆明及周围地区的山地地形的确实降低了定位精度,在几十千米范围内误差增大了约2km。(2)基于VLF/LF磁场闪电探测系统的实测同步数据,分析了一次多回击地闪的三维定位结果。该次闪电始发于云内约5.7km高度处,随后向上、向下发展延伸,向上平均发展速度约4.27×105 m·s-1,向下平均发展速度约4.74×105 m·s-1。首次回击波形上升沿时间约为8ms,下降沿时间约为33ms,半峰值宽度约为14ms。首次回击平均速度约为3.5×105 m·s-1,继后回击平均速度比首次回击大一个量级,约为3.875×106 m·s-1。由此说明了该闪电探测系统对闪电三维放电通道有较好的监测与解析能力。(3)利用南京、昆明地区的闪电定位资料,结合雷达回波资料、云顶亮温资料,提取了两地区闪电发生的典型特征参数。针对南京地区,可以将30d Bz雷达回波顶高达到7km或者云顶亮温梯度达到0.8℃/km、云顶亮温下降率达到12℃/h作为闪电发生的参考指标,把雷达回波强度大于25d Bz或者云顶亮温小于230K的区域作为闪电密集区;针对昆明地区,可以将30d Bz雷达回波顶高达到8km或者云顶亮温梯度达到1℃/km、云顶亮温下降率达到12℃/h作为闪电发生的参考指标,把雷达回波强度大于30d Bz或者云顶亮温小于220K的区域作为闪电密集区。(4)利用闪电定位资料、雷达回波资料、云顶亮温资料,结合TITAN算法,对南京、昆明地区的雷暴区域进行了识别、跟踪、外推,并对预警效果进行了验证,结果表明:对于南京地区典型的多单体雷暴而言,雷达回波资料和云顶亮温资料均有良好的外推预警效果,而且云顶亮温效果更佳;而闪电资料在大范围雷暴中有很强的随机性,不适宜做此类型雷暴的外推预警。对于昆明地区典型的局部山地雷暴而言,闪电定位资料有良好的精细化的外推预警效果;云顶亮温资料适合做大范围的天气形势判断;而昆明地区的单个雷达资料存在不小的局限性,不适宜直接用来做雷暴区域的外推预警。
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