雷电监测预警及戒备服务系统的研究

摘要

雷电灾害是全球最严重的十种自然灾害之一。南昌县是多雷高易损区，雷电活动十分频繁，雷电灾害所带来的损失也越来越大，对社会经济发展造成重大威胁。针对日益迫切的社会需求，南昌县气象局联合县农工部等相关部门开展了雷电监测预警及戒备服务系统的技术研究。 目前，在雷电天气监测预警方面，国内外的学者都进行了大量的研究工作，主要利用中尺度观测数据、气象观测和闪电定位等观测资料以及数值预报产品，在相关领域已经开展了比较详细的技术开发和业务运行。国内对雷电的监测预警工作只进行了存储、统计等研究，雷电预警GIS应用只是以矢量图作为系统背景，若要实现更高层次的空间查询和空间分析等复杂的功能则比较困难。 本文根据南昌县的实际情况，对系统总体需求、功能需求、系统结构、平台管理模块等做了分析。在全境范围内合理构建由闪电定位仪、大气电场仪组成的雷电监测网，将所有的雷电监测数据进行整合，建立系统数据库，建立雷电自动识别、预报预警、灾害评估流程。利用雷达回波强度、回波高度和垂直积分液态含水量对闪电发生可能性和强度的贡献，可得出未来1-2小时闪电发生的概率和雷电强度。后台服务系统根据预报结果实时输出雷暴影响区域的预报产品和雷暴定点预报产品。前台服务系统综合运用GIS技术、可视化技术、气象灾害评估分析技术，实现闪电监测、雷电综合分析、雷电警戒预警、雷电灾害统计分析等功能。为公众和雷电敏感企事业单位提供更准确、全面、专业、贴近实际闪电雷暴监测与预警信息，为雷电灾害调查与分析、雷击风险评估、雷电灾害区划提供技术支撑和平台支持。构建集闪电监测、综合分析、警戒预警、统计分析于一体的雷电监测预警及戒备服务系统，有效解决雷电灾害预报预警信息传递“提前一小时”和“最后一公里”的瓶颈问题。 该系统的构建，将大大提高南昌县气象部门应对雷电灾害的能力，使南昌县雷电监测预警及戒备服务系统从无到有，填补了我县雷电监测预警及戒备服务的空白，全面支撑了雷电业务服务的建立和发展，部分满足了社会需求，有效降低了雷电灾害造成的损失，部分研究成果在江西省及周围省份范围内具有较好示范推广效益。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究的背景及意义

1．2项目来源

1．3国内外研究进展

1．4本文主要研究内容

第二章系统需求分析

2．3功能需求

2．4雷电监测产品

2．5专业用户预警预报

2．6本章小结

第三章系统设计

3．1设计原则

3．2设计目标

3．3系统结构

3．4系统平台搭建

3．6本章小结

第四章雷电临近预报预警方法

4．1雷电监测预警服务系统的研究

4．2多普勒雷达基数据的网格化处理方法

4．3雷电短时临近预报外推的计算方法

4．4雷电外推二次方程中系数的计算及订正

4．5利用雷暴云团识别和处理进行雷电短时临近预报外推

4．6本章小结

第五章雷电预警模型及其阈值体系建设

5．1雷电监测预警业务管理系统概述

5．2基于大气电场和雷达资料进行雷电临近预报模型的建立

5．3基于雷暴识别追踪应用的雷电临近预报方法

5．4基于统计分析的雷暴灾害影响评估

5．5本章小结

第六章雷电监测预警及戒备服务系统后台服务体系建设

6．1雷达拼图子系统

6．2雷电预警预报子系统建设

6．3雷电预警预报防雷接地装置

6．4本章小结

第七章雷电监测预警及戒备服务系统前台体系建设

7．1雷电监测戒备与应用子系统

7．2统计分析及业务应用图生成及显示模块

7．3雷电灾害风险区划

7．4雷电跟随服务产品的生成与管理

7．5本章小结

8．1用户管理

8．2雷电监测

8．3雷电预警

8．4防雷综合数据库

8．5本章小结

第九章总结与展望

9．1建立系统数据库体系

9．2雷电预警阈值体系建设

9．3形成雷电监测预警及戒备服务系统后台服务体系

9．4形成雷电监测预警及戒备服务系统前台体系

致谢

参考文献

作者简介和论文发表情况