珠江口大气不稳定度参数于闪电活动预报应用的探讨课件.ppt

1、珠江口大气不稳定度参数于闪电活动预报应用的探讨前言及研究目的 郑等1利用北京地区M-LDARS闪电定位系统的观测资料，结合探空资料分析了夏季(6-8月)182个有闪电活动和153个无闪电活动的多个大气不稳定参数与闪电活动的关系潜在对流性稳定度指数、抬升指数、对流有效位能和700hPa相当位温与闪电活动有较好相关性 孙等2针对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析建立不同区域地闪数的预报方程，其研究结果表明各区与地闪相关性较好的不稳定参数会有所分别并且不稳定参数与地闪具有一定的回归关系，对于实际应用具有一定参考价值。前言及研究目的 澳门及邻近地区闪电集中在

2、每年的5至9月 月际变化方面呈现双峰的特征，是与华南地区的前汛期及后汛期降水特征一致。(王义耕等,2009)前言及研究目的 所以引起闪电活动的大气环流条件及机制，在前后汛期亦会有所不同4。本文主要探讨在前后汛期，珠江口附近大气不稳定参数与闪电活动的关系，归纳及选出各个不稳定参数合适的阀值，提供在短期预报(1-12小时)的预报诊断参考。资料说明及研究方法珠江三角洲闪电定位网探测站分布图 闪电探测仪主要是针对云对地闪电，准确度为500米 云间闪电的探测效率并不高，估计介乎10-50%全系统测得的闪电，云间闪电占总数的10.2%以香港国际机场为中心半径50km范围之探测效率都落在70%的范围中摘自香

3、港天文台摘自黄秋平等资料说明及研究方法 2019-2019年累积总闪电数前汛期 锋面、槽线后汛期-局地动力辐合、低层扰动、热力抬升Sounding 位置资料说明及研究方法 Sounding2019-2019 各层温湿资讯 24 参数Department of Atmospheric Science,College of Engineering,University of Wyoming提供的探空资料网7个案选择日间:雷暴发生时间为8:00 L.T.至19:59 L.T.，探空资料：00UTC 夜间:雷暴发生时间为20:00 L.T.至07:59 L.T.，探空资料：12UTC 由于大气不稳定参

4、数的分布，在日夜之间没有明显的差异，故本文的分析主要分为前汛期案例及后汛期案例分类 闪电次数 说明 前汛期案例 后汛期案例无雷暴 0 556 442 弱雷暴 1-100 较没有系统对流或系统于范围边缘144226强雷暴 101 较有系统对流或较强单体191238大气不稳定参数在前后汛期的差异 前后汛期Lift index(LI)的盒形图(Box Plot)25%75%556 144 191 442 226 238阀值:-1阀值:-1.567%有85%没有56%有63%没有大气不稳定参数在前后汛期的差异 前后汛期Precipitable water for entire sounding的盒形图

5、556 144 191 442 226 23888%没有62%有71%没有71%有大气不稳定参数在前后汛期的差异 2维列联表(2x2 Contingency table)10分析命中率(Probability of Detection,POD)误警率(False Alarm Rate,FAR)虚警率(Probability of False Detection,POFD)关键成功指数(Critical Success Index,CSI)10 Doswell,C.A.III,R.Davies-Jones,and D.Keller,1990:On summary measures of skil

6、l in rare event forecasting based on contingency tables.Wea.Forecasting,5,576-585.挑选前汛期CSI 最高的前10个参数大气不稳定参数在前后汛期的差异前汛期前汛期后汛期后汛期Index阀值阀值PODFARPOFDCSI阀值阀值PODFARPOFDCSIMean mixed layer mixing ratio160.860.360.290.58180.760.420.580.49Temp K of the Lifted Condensation Level2930.870.380.320.572960.450.39

7、0.300.35Lifted index-10.790.340.240.56-1.50.830.440.700.50Precipitable water mm for entire sounding500.860.390.330.56550.750.300.330.57Convective Available Potential Energy1000.830.370.300.566000.780.450.670.47Equilibrum Level2800.760.350.430.541800.730.440.670.46Showalter index10.780.420.340.5010.8

8、30.410.600.531000 hPa to 500 hPa thickness57800.750.410.310.5058000.770.490.760.44K index320.780.430.350.49320.760.340.410.54SWEAT index2100.900.490.520.482250.700.380.450.49利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率Index1Index2前汛期后汛期PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSILifted indexPrecipitable water mm for entire sounding0.81 0.29 0

9、.20 0.61 0.76 0.28 0.31 0.58 前汛期后汛期LI0.790.340.240.560.830.440.700.50PW0.860.390.330.560.750.300.330.57有效分离无闪电个案利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率前汛期后汛期Index1Index2前汛期后汛期PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSIConvective Available Potential EnergyPrecipitable water mm for entire sounding0.83 0.29 0.21 0.62 0.61 0.28 0.24 0.49 CA

10、PE0.830.370.300.560.780.450.670.47PW0.860.390.330.560.750.300.330.57利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率前汛期后汛期Index1Index2前汛期前汛期后汛期后汛期PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSILifted indexK index0.69 0.23 0.13 0.57 0.73 0.30 0.33 0.56 LI0.790.340.240.560.830.440.700.50K index0.780.430.350.490.760.340.410.54利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率Index前汛期

11、前汛期阀值阀值后汛期后汛期阀值阀值Mean mixed layer mixing ratio1618Temp K of the Lifted Condensation Level293295Lifted index00Precipitable water mm for entire sounding4854Convective Available Potential Energy200600Equilibrum Level500200Showalter index21.51000 hPa to 500 hPa thickness57705790K index3232SWEAT index210

12、200Index前汛期前汛期阀值阀值后汛期后汛期阀值阀值Mean mixed layer mixing ratio1618Temp K of the Lifted Condensation Level293296Lifted index-1-1.5Precipitable water mm for entire sounding5055Convective Available Potential Energy100600Equilibrum Level280180Showalter index111000 hPa to 500 hPa thickness57805800K index3232S

13、WEAT index210225单参数两个参数利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率前汛期前汛期后汛期后汛期Index1Index2PODFARPOFD CSIPOD FARPOFD CSIEquilibrum LevelPW0.89 0.31 0.41 0.64 0.63 0.28 0.28 0.51 CAPEPW0.83 0.29 0.21 0.62 0.61 0.28 0.24 0.49 Lifted indexPW0.81 0.29 0.20 0.61 0.76 0.28 0.31 0.58 Lifted indexSWEAT index0.79 0.32 0.23 0.57 0.85

14、0.40 0.60 0.54 Lifted indexK index0.69 0.23 0.13 0.57 0.73 0.30 0.33 0.56 Showalter indexLifted index0.79 0.33 0.23 0.57 0.86 0.41 0.62 0.54 Showalter indexPW0.83 0.37 0.29 0.56 0.73 0.30 0.33 0.56 1000 hPa to 500 hPa thicknessPW0.81 0.36 0.27 0.56 0.72 0.31 0.34 0.54 CAPE1000 hPa to 500 hPa thickne

15、ss0.80 0.36 0.26 0.55 0.71 0.47 0.65 0.44 Lifted index1000 hPa to 500 hPa thickness0.79 0.36 0.26 0.55 0.86 0.46 0.76 0.50 SWEAT indexPW0.84 0.39 0.33 0.54 0.74 0.31 0.35 0.56 K indexPW0.75 0.36 0.26 0.52 0.71 0.29 0.31 0.55 SWEAT indexK index0.76 0.38 0.28 0.52 0.72 0.34 0.38 0.53 Showalter indexK

16、index0.75 0.39 0.29 0.51 0.72 0.32 0.36 0.54 Showalter indexSWEAT index0.82 0.45 0.40 0.49 0.84 0.40 0.59 0.54 总结与讨论 在前汛期，大气不稳定度参数更能分辨有雷暴及无雷暴的个案单一不稳定参数预报之成功关键指数(CSI)在0.48至0.58之间，其中有6个参数高于0.5，包括对流可用位能(CAPE)、抬升指数(Lifted Index)、可降水量(Precipitable water)等。在后汛期，大气不稳定度参数与闪电活动的相关性则较低CSI在0.35至0.53之间只有K指数(K-I

17、ndex)、沙氏指数(Showalter index)与可降水量 3个参数高于0.5。总结与讨论 在使用两个大气不稳定度参数作二维离散分析时命中率(POD)维持在较高水平外误警率及虚报率有明显下降，使得整体CSI有所提升，前汛期CSI提升至最高达0.64，后汛期最高则为0.58。但是加入第三个不稳定参数分析时，在不调整阀值的情况下，CSI的改进并不明显，前汛期CSI最高为0.65，后汛期最高则同为0.58。未来工作 本文的分析结果提供了闪电活动预报的诊断性指标，可在日常强对流潜势预报作业时参考，但是由于强对流系统发生时，其各项不稳定度参数在数小时内会有短时间的剧烈变化11，所以本研究的预报诊断

18、性指标在时间尺度上有一定的限制。摘自(微波辐射计对强对流天气的指示性研究)敬请指正Thank you for your kind attention谭振威麦翠珊廖以恒邓耀民澳门地球物理暨气象局第二十一届民航气象技术交流会2019年10月23日前言及研究目的摘自（华南前汛期开始和结束日期的划分）沿113E平均相邻两侯可降水量的纬度时间演变图前汛期后汛期资料说明及研究方法 本文再利用探空的温湿数据，延伸计算出另外15项参数，包括0度层高度冷云的垂直厚度(Height of EL 减 0度层高度)700 hPa Equivalent Potential Temperature400-700 hPa Average Relative Humidity未来工作 未来将考虑加入对流激发机制的指标，例如加入珠江口附近的低层幅合，地表最高温度等动力及热力方面的指标，与大气不稳定参数一同分析，期能更进一步针对无雷暴个案进行消空，以减低误警率及虚报率。谢辞 本文之所以能够完成，需要感谢澳门地球物理暨气象局领导以及有关的同仁们之指导与协助，包括在资料收集上的协助，以及在文章内容上不吝给予宝贵的意见，使得本文可以更加的完备。