雷电监测与预警课件——雷暴(雷电)预报和预警

（1）短时雷暴潜势的预报； （2）短时雷暴监测跟踪； （3）当预报8km范围内可能有地闪（落雷）时，发 布雷电警报。
第一节 雷暴的潜势预报
一、“成功的雷暴预报”的含义
Golde 20世纪60-70年代给出标准，以锋面移动和不稳 定气团引发的雷暴预报为例，假若预报一个相当大的区域 里（水平尺度为几百公里）有雷暴，而未来该区内若有适 当数目的雷暴出现则预报就是“成功的”。
Davies和Johns（1993）对用平均风速方法 估算风暴的移动速度的方法进行了修正：
当平均风速v15m/s时，风暴以平均风速的 75%移向0~6km平均风向的右方30º。
否则，风暴以平均风速的85%移向0~6km平均 风向的右方20º。
该方法减少了在较强的平均风环境下风暴移 速与平均风之间的偏差。
第四章 雷暴（雷电）预报和预警
20世纪70或80年代，在美国多次发生雷击航天发射 器事故，肯尼迪宇宙空间研究中心（KSC）、空军联邦 航空管理局（FAA）、航空航天局（NASA）兰利研究 中心和新墨西哥理工大学联合研究，10年，建立闪电监 测网和KSC发射场的雷电预警系统，很少再出现雷击事 件。这一雷电预警系统包括
(5)、采用座标时的计算方法
先取为0.85~0.30各层u、v分量计算出平均风矢，将平 均风矢右转角（30度），将速率乘以（例如0.75）即得。
(6)、其它方法
在朱乾根教授等的《天气学原理和方法》一书中写到： 风暴运动方向一般偏向于对流云中层的风的右侧，这类风暴 称为“右移强风暴”，但是有的风暴也可以是左移的。
TMJ=1.6w850-T500-0.5DPD700-8.0 K= T8500 - T500+ TD850 -DPD700
式中w850=850pha的湿球位温； T500= 500phaD的干球温度； DPD700=700pha的温度露点差； T850 = 850pha的干球温度； TD850 = 850pha的露点温度。
(3)、用平均风速方法估算风暴的移 动速度的进一步修正
Davies（1998）对用平均风速方法估算风 暴的移动速度的进一步修正：
把风速划为三个风速段，0-10m/s：1115m/s：大于15m/s。这一修正，大大改进了弱 风环境下风暴移动的预报。
(4)、用环境垂直风廓线估算强雷暴移动速度
Colquhoun（1980）根据在上升气流和下沉气流之间 的质量通量的平衡估算强雷暴移动速度，方法假设：
①被上升气流和下沉气流带进、带出风暴的空气相等， 下沉气流的起始高度是450hpa。
②上升气流和下沉气流中的空气流动速度达到最大时， 风暴强度达到最大。
③相对于风暴，上升气流从前面接近，下沉气流从后 面接近。
当v>0.0m/s时，预报有右移的超级单体； 当v<0.0m/s时，预报有左移的超级单体； 当v=0.0m/s时，预报无偏移左右的运动。
飑中系统生成后，会有规律地向前移动，飑线上的单体 移动的方向基本上与850-500hpa的平均风向一致，有时略偏 右。
另外飑线还有向着最不稳定的地区移动的趋向。 飑线移动的速度取决于大尺度天气形势、中尺度高压强 度地形等因子。
二、雷暴云的传播
1、雷暴云的平移和传播 雷暴云或强雷暴产生后，有两种作用使它产
生移动： 一种是大范围水平气流使云体不断平移，移
乡接近于云体中层高度上大范围水平气流的方向。 另一种是云体外围不断地形成新的雷暴单体，
而老云逐渐消散下去，使人们产生云体似乎在整 体移动的感觉。这种云体新陈代谢的现象叫做雷 暴的传播。
雷暴的传播一般又分两种情况： 一种情况是在原来云体前部增生新云，而后 部又在消散，结果看来云是在前进。
1、预报雷暴移动的方法
(1)、用平均风速方法估算风暴的移动速度
Maddox（1976）通过计算地面、850、700、 500、300、和200hap高度的平均风速，统计平均 风速与雷暴移动速度与移动方向之间的关系得到： 雷暴以平均风速的75%的速度移向平均风右侧的 30º方向。
(2)、用平均风速方法估算风暴的移动 速度的修正
用 TMJ 和 K 指 数 作 预 报 雷 暴点聚图（A为主要出现事件 区域；B为出现不出现的混合
区；C主要不出现事件区域。
2、多元回归方程方法
Y=b0+ b1 x1 + b2 x2 +·······+ bn xn
预报量 Y=1，雷暴出现；预报量 Y=0，雷暴不出现。
3、参数化方法
将 有 效 位 能 （ CAPE ） 与 对 流 云 引 发 的 闪 电 活 动 联 系 起 来 。 CAPE参数与对流云云顶高度有一定的关系，闪电频率也与对流云 云顶高度相关，Prince和Rind（1992）发现了闪电频率也与对流云 云顶高度相关的参数化方法。
二、雷暴潜势预报流程
输入资料
显示环流形势
判断是否属于雷暴环流型
N
y
计算与雷暴产生有关的物理参数
代人自动化、客观化预报方程
判断是否有雷暴
y
本地区未来有雷暴
N
本地区未来无雷暴
雷暴潜势预报流程框图
三、雷暴客观预报方法
1、点聚图法 印度德里地区季风来临之前5-6月雷暴。使用修正的Jefferson（TMJ ）和George（K）指数作点聚图预报。
云顶高度H与CAPE的关系： H=0.47（CAPE）0.44 陆地上闪电频率F与云顶高度H的关系：F=3.4410 -5 H4.9
F=8.51 10 -7 （CAPE）2.2
还可以通过计算最大垂直速度云顶高度H的关系估算出F。
Wmax =0.276H 1.73 F=1.439 10 -8 H7.86
辐合
（+）
c<vc
辐散
（–）
c>（–） 消散
（+） 新云生成
风速随高度增大时有 利 于雷暴向前传播
第二节 雷暴的移动和传播
1991年长江流域暴雨天气过程中，经统 计有200多个中尺度暴雨云团沿梅雨锋自西向东 移动，所到之处都出现了大到暴雨的天气。不 难看出，在做好强雷暴天气发生发展预报的同 时，准确地估计和预测雷暴天气系统的移动在 雷暴天气的监测和预警业务中也是十分重要的。
一、雷暴的移动
在日常业务中，人们常使用雷达回波、卫星 云图闪电定位仪以及高空风资料作雷暴天气系统 的移动的预报。