基于雷电定位系统的人工观测雷暴日数统计方法研究

摘要

为了利用雷电定位系统(lightning location system,LLS)监测的相关资料,来统计人工观测雷暴日数,根据湖北地区2007-2012年LLS监测资料和1983-2012年人工观测雷暴日数资料,选取LLS理论探测效率在95％以上的25个气象台站的经纬度为圆点,统计其不同监测半径(r)圆区域内LLS监测的雷电日数,并与人工观测雷暴日数进行比较分析.结果表明99％的人工观测年平均雷暴日数与LLS监测年平均雷电日数相等的半径范围在6.4-10.2km之间;监测半径r=7、8、9km圆面积内的LLS监测平均年雷电日数与人工观测的平均年雷暴日数相差最小,平均相对误差在19％左右.监测半径r≤7km时,LLS监测平均年雷电日数小于人工观测平均年雷暴日数,监测半径r≥8km时,LLS监测平均年雷电日数大于人工观测平均年雷暴日数;r=22km圆面积内的年平均雷电日数可替代该站最大年雷暴日数.监测半径在2-40km范围内,地闪密度随监测半径变化不明显,年平均地闪密度在3.9-4.1次/(km2·a)之间,各监测半径平均为4.0次/(km2·a).根据LLS监测的相关资料,可采用三种方法来统计人工观测年雷暴日数,第一种是采用LLS监测半径r=7km圆区域内的年平均雷电日数,直接替代人工观测年平均雷暴日数,即直接替代法:第二种是根据r=8km圆区域内的年平均地闪密度资料,由一元方程计算得到的人工观测年平均雷暴日数,即地闪密度法:第三种是根据r=8km圆区域内的年平均雷电日数和年平均地闪密度资料,由二元方程计算得到的人工观测年平均雷暴日数,即二元法.对上述三种人工观测雷暴日数统计方法进行应用检验,结果显示:效果最好的是二元法,其次是地闪密度法,最差的是直接替代法.二元法计算的2007-2012年26站平均年雷暴日数与人工观测平均年雷暴日数相等,平均相对误差为7.4％;2013年人工观测年雷暴日数与二元法计算的年雷暴日数相差0.8d,平均相对误差为12.3％.