一种新型雷电潜势预报指数的构建与试验 - 安全与环境工程.pdf

第３４卷　第１期 干　旱　气　象 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．１ ２０１６年２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ Ｆｅｂ，２０１６ 赵　玮，熊亚军，郭金兰．一种新型雷电潜势预报指数的构建与试验［Ｊ］．干旱气象，２０１６，３４（１）：１７３－１８０，［ＺＨＡＯＷｅｉ，ＸＩＯＮＧＹａｊｕｎ，ＧＵＯ Ｊｉｎｌａｎ．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆａＮｅｗＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌＩｎｄｅｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１６，３４（１）：１７３－１８０］，ｄｏｉ：１０．１１７５５／ｊ． ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１６）－０１－０１７３ 一种新型雷电潜势预报指数的构建与试验 １ ２，３ １ 赵　玮 ，熊亚军 ，郭金兰 （１．北京市气象台，北京　１０００８９；２．京津冀环境气象预报预警中心， 北京　１０００８９；３．中国气象局北京城市气象研究所，北京　１０００８９） 摘　要：利用ＷＲＦ模式输出的０～－２０℃层５种水成物粒子质量混合比及垂直上升速度变量，结合 雷暴云碰撞非感应起电机制，构建了一种新型的雷电潜势指数（ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｄｅｘ，简称 ＬＰＩ）。 量纲分析结果表明，ＬＰＩ指数本质上是一种能量指数，能够用来定量衡量雷暴云中的起电放电潜势。 利用北京地区２００７年９月２日和２０１５年７月１６～１７日的２次典型雷电天气过程对ＬＰＩ指数的应用 情况进行实例验证，结果表明：ＬＰＩ指数与闪电活动在时间演变上具有较好的一致性，在空间分布上 也具有较好的对应关系，它能够模拟出闪电活动的变化情况及峰值特征，其时间序列与闪电活动具有 显著的正相关性。ＬＰＩ指数计算方案简洁，物理意义明确，在精细化雷电潜势客观预报中具有一定的 应用价值和前景。 关键词：雷电潜势指数ＬＰＩ；ＷＲＦ模式；典型雷电天气过程 文章编号：１００６－７６３９（２０１６）－０１－０１７３－０８　ｄｏｉ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１６）－０１－０１７３ 中图分类号：Ｐ４５７．９　　　　　　　文献标识码：Ａ 引　言 超过１０ｄＢＺ的高层回波作为雷暴的初生信号进行 统计分析，并试图通过利用回波增长率以及辐合边 雷电预警是短时临近天气预报预警中事关生命 界特征来提高闪电的预测效率。可见，用于雷电预 和财产安全的一项重要内容，开发计算方案简洁、物 报的指数、指标尚未有统一的标准，进一步研究具有 理意义明确的雷电预警预报指数或者指标，对于客 应用价值的雷电预警指标非常有必要。随着预报要 观化、定量化、精细化的雷电预警预报具有重要意 求的逐步提高，结合高分辨率的中尺度气象模式来 义。当前天气预报业务中雷电预警预报方法主要分 建立精细化、客观化的雷电预警预报系统成为雷电 为如下几种类型：主观预报方法，即预报员通过分析 预警的重要方法。王飞［４］在一个已经发展较为成 天气形势、探空图、雷达等资料，结合本地化预报经 熟的三维起电—放电云模式的基础上，利用中尺度 验，对未来发生雷电的可能性进行主观判断；客观预 模式ＧＲＡＰＥＳ对闪电活动进行数值模拟，指出冰晶 报方法，主要根据雷达回波、实况闪电以及风场等探 和霰是影响云内闪电活动最重要的２种冰相粒子。 测资料，采用数学算法进行外推；利用模式输出的Ｋ ［５］