基于DDW1全闪三维闪电定位系统的闪电活动探测分析

2020年12月,广东省ADTD(Advanced TOA and Direction)闪电定位系统升级改造为DDW1全闪三维闪电定位系统,于2021年1月业务运行,使得广东省拥有了闪电三维定位业务观测能力。DDW1闪电定位系统不仅在硬件性能、数据处理、探测效率和定位算法等方面有提高,同时还新增了闪电辐射源的三维定位功能。基于DDW1闪电定位系统观测数据和广州S波段双极化天气雷达资料,分别对广东省2021年闪电时空分布以及一次飑线系统云闪三维分布特征进行分析。分析结果表明,闪电活动主要出现在5—9月,占总数92.9%,闪电活动多发时段为13—18时,占总数53.1%;广东省闪电聚集区分布在地势较低的珠三角和粤西地区,地势高的山地地区闪电活动相对较少;云闪辐射源主要出现在强对流区底部,高度主要分布在1~5 km,占总数61.3%,一定程度上刻画了雷暴云中电荷区的分布情况。全闪定位结果与对应时刻雷达回波具有高度一致性。

基于VLF/LF三维闪电探测系统的贵州省全闪分布特征分析

为进一步加强云闪分布特征分析,增强对雷暴云内物理过程的认识,利用2015—2017年VLF/LF三维闪电探测系统的数据资料对贵州省闪电特征进行空间和时间分布特征分析。结果表明:无论云闪还是地闪,均以负闪为主;闪电发生主要集中在夏季,冬季闪电最少,闪电月际分布主要为单峰型,仅冬季Z比率大于1;闪电主要发生时段为16时至次日凌晨2时,Z比率与全闪频数随时间的变化呈正相关,相关系数0.618;全省闪电密度整体呈西高东低趋势,年均闪电密度为5.07次/(a·km^2);云闪主要发生在高度2k^7 km,全年云闪高度呈下降趋势;雷电强度主要分布在5k^45 kA,平均陡度为7.34 kA/μs。本研究有利于对闪电特征开展更全面的探究和分析,同时对强对流天气监测和预警也有重要意义和价值。

广东省闪电监测系统探测效能对比评估

根据2021—2023年粤港澳闪电定位系统(Guangdong-Hong Kong-Macao Lightning Location System, GHMLLS)和由广东省ADTD(Advanced TOA and Direction)闪电定位系统升级后的DDW1全闪三维闪电定位系统的观测资料,对广东省范围内两套数据进行时空匹配融合,并基于自然闪电观测数据对定位系统的效能进行对比评估。结果表明:两系统观测到地闪总数的月变化和日变化特征一致性强,DDW1观测的地闪数量偏少,仅为GHMLLS的0.5倍;DDW1平均雷电流为GHMLLS的1.72倍。通过空间分布和真实闪电事件校验发现GHMLLS对珠三角范围内闪电探测能力较强,且多年来较为稳定;而DDW1在2022年8月完成升级后,站点分布较为均匀,能够在一定程度上配合GHMLLS完成对于广东全境闪电的全面探测;两套闪电定位系统形成优势互补。

北京地区雷电灾害天气系统的动力-微物理-电过程观测研究

在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果.