基于山区大气电场演变特征与雷电定位数据的雷电临近预警方法

由于高原山区雷暴活动具有尺度小、离散性强的特点,实现山区重点资源区域的雷电灾害准确预警存在较大困难。考虑到雷暴时空演变与地面大气电场特征的关联关系,提出了一种基于大气电场监测数据与实时雷电定位信息的山区雷电临近预警方法。通过分析典型高原山区不同雷暴发展情况下的大气电场演化特性,发现山区大气电场可作为雷电定位数据的补充源,充分表征雷云剧烈放电和雷暴临近发展的特征信息。在预警过程中,首先将大气电场形态学梯度提取的快速抖动、暂态突变特征与时空匹配的地闪活动特征输入堆叠稀疏自编码器网络模型,判断监测区域附近是否出现雷云放电迹象,再利用雷暴距离变化或者电场波形变化判断雷电活动的临近趋势,最后综合两者的结果完成半径15km监测区域的雷电活动短时预警。在2023年云南山区雷雨季节的雷暴算例分析中,通过双源数据共同提取的山区雷暴活动预警特征的有效识别,可以实现预警准确率为90%,约44%的警报提前时间不小于30 min。

呼和浩特地区大气电场活动及变化规律

通过大气电场仪对大气电场活动数据的收集,分析不同气象条件下大气电场的特征及其变化规律,得到了晴天、阴雨天、雷暴天大气电场随时间的连续变化情况,包含完整的雷电发生、持续、消散的过程,为进一步开展雷电预警预报工作打下坚实的基础。