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风云四号闪电成像仪LMI(Lightning Mapping Imager)作为全新的静止卫星闪电探测系统,为我国闪电活动的特征分析以及雷暴活动的监测预警提供了大量的观测资料。目前国家气象卫星数据中心公布的闪电探测数据是L2级事件,并没有物理意义,因此将LMI的探测数据聚类到闪电是卫星闪电数据应用的第一步。在确定LMI的聚类算法时,需要考虑极轨卫星和静止卫星闪电成像仪的差异,即考虑像元空间分辨率对聚类算法的影响。本文基于LMI观测范围内不同区域的像元空间分辨率,通过聚类算法的参数化方案,确定了适合LMI观测区域的聚类算法;利用WWLLN(World Wide Lightning Location Network)闪电探测网的数据,分析了LMI在不同区域的探测性能,并在此基础上,分析LMI与WWLLN匹配的闪电数据的特征分布,为云地闪的识别提供了参考依据。主要的研究方法及结论如下:(1)通过卫星闪电成像仪的定位算法,将CCD(Charge-coupled Device)面阵像元的格点坐标转化为地球坐标系下的经纬度坐标,计算得到LMI的CCD面阵像元空间分辨率的大小。将LMI观测区域划分为像元空间分辨率为20 km的A区域,该区域范围为50°~60°N,60°~160°E和像元空间分辨率为8 km的B区域,该区域范围为15°~50°N,60°~160°E,对A、B两个区域的闪电数据做事件到组和组到闪电的聚类参数敏感性试验,发现像元空间分辨率对事件到组的聚类算法没有影响,A、B区域的事件到组的聚类时间参数为2 ms,空间参数为相邻格点;而在组到闪电的聚类算法中,在不同空间分辨率区域,时间参数为330 ms,A区域的空间参数为25 km,B区域的空间参数为16.5km。(2)利用WWLLN和相当黑体温度TBB(Black Body Temperature)的同步资料了解LMI的探测性能,发现LMI和WWLLN在中国区域范围内探测到的闪电活动密度分布有很好的一致性,LMI探测到的闪电的数量为WWLLN探测数据的3倍多。LMI闪电活动主要分布在云顶亮温低于-60℃的冷云区,与强对流天气过程有很好的对应。(3)利用WWLLN探测到的闪电数据与LMI数据匹配时,通过匹配阈值的时间和空间参数敏感性试验,确定WWLLN和LMI星地探测系统的匹配时间阈值为2 s,空间阈值为0.2°。受像元空间分辨率的影响,LMI在空间分辨率为20 km的A区域探测性能较差,与WWLLN的匹配率只有3%,两套系统的定位时间差为0.9 s,距离差为22 km;在像元空间分辨率为8 km的B区域,LMI与WWLLN的匹配率为13%,定位时间差为0.6 s,距离差为11 km。利用LMI与WWLLN匹配和未匹配的数据,分析LMI探测到组的强度和大小,闪电的强度、持续时间、空间大小的等方面的光学特征差异,发现闪电的辐射能量密度值和空间大小的差异特征,可以作为卫星闪电成像仪对云地闪进行识别的参考依据,同时也需要考虑不同区域闪电的特征差异。