基于气象卫星观测资料的雷电预报指标研究

合 效 应而 生成 的 不 同云外 形 和种 类 的序 列 照片 ， 捕捉 大气 度 。通 常将 气 象 卫 星 红外 通 道 的 观测 值 以相 当 黑体 温度 中的 雷 电及 活动 过程 。 因此 ， 开展 气象 卫 星观 测 资料 在 雷 （Ｂ ） 示 ， Ｔ Ｂ表 也称 之 为 “ 度 温度 ” 亮 或者 “ 温 ”Ｄ Ｂ 亮 ３ 。Ｔ Ｂ资料
在 １ ４时 １ ５分 ，苏 皖两 省交 界 处存 在 一 对 流 云团 ． 南 生在 红 外 云 图 中最 初 云 顶冷 却 率 超 过 ０５ｏ／ ｎ之 后 ３ ． Ｃ ｍｉ ０
京地 区处 于 Ｔ Ｂ的低 值 中 的边 缘 ，其 云 顶最 低温 度 为一 ｍｉ Ｂ ｎ或更 长 的时 间有些 差 异 。但 该雷 暴天 气 的实 际情 况还
中心 冷云 顶 的降温 率有 １ 大于 等 于 １ ３次 ０℃ ，云顶温 度 有 ｌ ２次小 于一 ３℃ ｆ １， ４次 个例 的 云顶温度 高 于一 ３ ３ 图 ）有 ３ ℃ ． 中雷 电 的发 生同 时满 足大于 等于 ｌ ／ 云顶温 度 其 ０ｃ ｈ和 ｃ ｌ 小 于一 ３℃的有 ｌ 次 。 ３ １ 有人 提 出雷暴 云 中心 冷云 顶温 度下 降至一 ２℃ ． 雷暴 云 中一 定有 雷 电发 生 。本文研 究 发现 ： ５ 该
以下几个 步骤 ：
，）其 中，为地 球半 径 。 ２， ） ｒ
第 一步 ： 据 雷暴 云在 卫 星云 图上 的 特征 及 云 团 出现 根
的 位 置来 看 ， 暴 云 系在 发展 到 成 熟 的过 程 中 ， 认 为其 雷 可
第 三步 ： 温度 梯度 值 Ｇ＝ ２
， Ｌ
（ 单位 ： ｌ ℃／ｍ） （
２２２ 雷 暴 云 亮 温 梯 度 的 计 算 ．．
以做 出雷 暴 的潜 势 预报 ． 可 以为闪 电 的临 近预 报提 供 有 大气 电场 值 和闪 电观测 结果 。 也
收 稿 日期 ： ０ １ １ — ２ １－ ２ ６ 第 一 作 者 简 介 ： 春 龙 （９６ ）男 ， 龙 江 省 齐 齐 哈 尔 市 人 ， 京 信 息 工 程 大 学 ， 士 生 张 １８一 ， 黑 南 硕
、
静 赙 蛰 ｝
当雷 暴 云中心 冷云 顶温 度下 降率 达 到 １ ０℃， ， 时冷 云顶 ｈ同
温度 下降 到一 ３℃以下 ， ３ 雷暴 云 中即有雷 电发 生 。
图 １ 雷电天 气发 生 散点 图
第 ｌ 期
张 春龙 ， ： 于气象 卫 星观测 资料 的雷 电预报 指标研 究 等 基
压 ， 深 槽 一 直 从 低 压 中 心 向 南 南 西 到 达 朝 鲜 半 岛 后 转 向 景来 看 ， 流条 件 十分 有利 于雷暴 的发生 。 一 环
（ ）５ ０ｈ ａ ａ ０ Ｐ
（ ）８ ０ｈ ａ ｂ ５ Ｐ
图２ ２ ０ ０ ９年 ７月 ２ 日 ０ ８时 环 流 形 势 配 置
摘 要 ： 文 利 用 风 云 二 号 静 止 卫 星获 得 的 红 外 通 道 观 测 资 料 相 当黑 体 温 度 Ｔ Ｂ， 南 京 及 其 周 本 Ｂ 对
边 地 区 ２０ — ０ ０年 出现 的 ｌ 雷 暴 天气 过 程 进 行 了研 究 。 果 表 明 ： ０９ ２１ ６次 结 雷暴 云 中心 冷 云 顶 降 温 率 达到 １ ０℃／ ， 且 冷 云 顶 亮 温 Ｔ Ｂ在 一 ３℃ 以下 时 ， 暴 云 中 会 有 闪 电 发 生 ； 暴 云 中 心 冷 云 顶 Ｉ并 ｌ Ｂ ３ 雷 雷
中 图分 类 号 ： ４ ７９ Ｐ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
２ 资 料 与 方 法
雷 电是 发 生在 大 气 中的 剧烈 天 气 现 象 。雷 电 寓 于 龙 ２１ 资 料 ．
卷 、 雹 、 风 、 雨 等 灾 害性 天 气 现 象 之 中 ， 一 种 典 型 冰 强 暴 是
，
■
ｆｌ
黑龙 江气 象
雷 暴 云 中心 冷 云顶 到对 流 云 边 界 的温 度 梯 度 是 指水
第２ ９卷
第 二步 ： 冷 温 中心坐 标 记为 Ｍ１， ， 将 【圳 密集 边 界 坐标 ｌ
平方 向上温 度 的最 大变 化率 ，能 表示 对 流 的发 展强 度 ， 梯 பைடு நூலகம் 为 Ｍ２ 【， ， ，妇 ，和 ．分 别代 表 各 点 的经 度 和 纬 度 ， ２ ， Ｍ１和 度 越大 ， 表示 对流 发展 越 旺盛 。云 顶亮 温 梯度 的计 算 分 为 Ｍ２之 间 的距离 ：＝ｘ ｒｃｓ（ｎ ￣ｓ Ｊ＋ ｏＪ ｃ ｓ２ｃ ｓ（一 Ｌ ｒａｃｏ ｓ Ｊｘｉ ２ｃｓｌ ｏＪｘ ｏ ， ｉ ｎ ｘ ｌ
以 ２０ ０ ９年 ７月 ２日为 例 ，南 京及 周 边地 区受 冷 锋影 西 南延 伸 到 长江 中下 游 。南京 地 区正 好处 在 槽前 脊后 ， 由 响 自西 向东 出现 了一次 雷暴 天气 过 程 。２ ０ ０ ９年 ７月 初 ， 东 温 压场 的配 置可 看 出 ． 京 地 区直 接受 脊 前偏北 气 流 的影 南 有 是西 太平 洋大 高压 西端 亚 大气 环 流呈 现 出典 型的两 槽一 脊 的径 向环 流 型 ， ２ ０ 响 ， 明显 的冷 平 流 。在南 京 以南 ， 在 ０９ 年 ７月 ２日 ０ ８时 ５ ０ｈ ａ高 空 图 上 （ ２ ） 从 贝加 尔湖 的偏南 的暖湿 气 流 ． ０ Ｐ 图 ａ， 南京 所 在 纬度是 一 条很 显著 的南北 冷 向南 一 直 到 我 国黄 河 中游 持续 着 一 个 强 度 大 范 围广 的大 暖气 流 的交 汇带 。 ８ ０ｈ ａ图上 （ ２ ） 京处 在 从 海上 在 ５ Ｐ 图 ｈ南 高 压 ．其东 部 在 我 国东北 和俄 罗 斯 远 东 交界 处 有 一 大低 向西伸 展 的切 变线 上 ， 于 对 流的发 生 和发 展 。从 天气 背 利
本 Ｂ 电监测 和 预警 中的应 用研 究 ， 在灾 害性 雷 电天 气 的监 测 和 可 以揭示 云 在演 变过 程 中 的一些 显 著特 征 ． 文 根据 Ｔ Ｂ 预 报 预警业 务 中有 实际应 用 意义 。 资料来 推 断 雷暴 天气 系 统 的强度 、 发展 以及 闪电发 生 的条
本 文研 究 选 取 了 ２ ０ — ０ ０年 公 益 性行 业 科 研 专 项 Ｏ９ ２ １
的中小 尺度 天气 系 统【 雷暴 天气 系 统空 间尺 度小 ， “ 。 时间 尺 “ 于遥 感 的雷 暴 云大 气 电场 强度 分 布预 测研 究 ”实 验期 基
闪 大气 电 场 仪 资料 度 短 ． 常规 资料 很 难 观测 到 ， 可 以 通过 高 时 空 分 辨 率 多次 天 气 过程 的气 象 卫 星 、 电定 位仪 、 用 但 的卫 星 图像 反 映其 在 大气 中进 行 的 动 力 和热 力 过 程 的综 以及 Ｏ ８时和 ２ ０时 的探 空 资料 。卫 星 资料使 用 的是黑 体温
首 先 根据 历史 观 测 资料选 出 １ ６次 雷暴 天气 过 程 作 为
活 动 的云 图 特征 。Ｍａ Ｇ ｒ ｎ１ １ ９ ） 究 了中 尺度 对 流 研 究 对象 ， ｃ ｏｍａ ［ （９ ４ 研 ３ 然后 根 据大 气 电场 仪 和闪 电定 位仪 资 料确 定雷 以这 个 时 刻 为标 准 。 据 天气 系 统 的 持续 根 复合 系统 （ Ｃ） ＭＣ 中的 闪 电活动 ， 出闪 电频 率 是 多单 体 对 电发 生 的时 间 ， 指 流元 的厚度 和数 目的 函数 。 ｍ ｔｔ （９ ６ 利用 红外 云 图云 时 间来 向前 推算 ， 出雷 电发 生之 前 的卫 星观 测 资料 Ｔ Ｂ Ｓ ｉ ４ １９ ） ｈ］ 找 Ｂ 顶 冷 却率 研究 雷 电 的发 生时 发 现 。 一次 云地 闪 经常 发 生 所具 有 的共 同特征 。 第 在 红 外 云 图 中 最初 云 顶 冷却 率 超 过 ０５ ｍｉ 后 ３ ２２１ 数 据 处 理 ． ｏ ０ Ｃ／ ｎ之 Ｏ ．．
关 于使 用 卫 星资料 来 做 雷 电预报 ， 内外 都 已做 过 大 件 。 国
． 量研究 ， 肖稳 安嘲（９ １利用 ３ｈ一 次 的 Ｇ １８ ） ＭＳ云 图 资料 ， 分 ２２ 分 析 方 法
析 了 ６ ８月份 我 国大 陆 上 的六类 雷 暴天 气 ， — 阐述 了强 雷 暴
冷 温 中心即 为雷暴 云 团的 中心位 置 ， Ｔ Ｂ分布 图上 读取 ３ 雷 电 天 气 的 卫 星 观 测 资 料 特 征 分 析 在 Ｂ 对 ｌ ６次雷 电天气 过 程发 生 １ｈ前 卫 星观 测 的数 值 进 雷 电发 生之 前 临近 时刻 的冷 温 中心 的亮 温值 Ｔ ， 】然后 根 据 亮 温的分 布读 取 同一时 刻密 集边 界 的亮 度 温度值 Ｔ。 ２ 行 了统计 和分 析ｆ １。 表 ） ３１ 强对 流云 团 中心冷 云顶 的降温 率 ．
表 １ 雷 电天气发． １ｈ前 的 Ｔ Ｂ分布 特征 生 Ｂ
云 顶温 度 随 时 问 的 降温 率 是 云顶 变 冷 、云 顶 高度 抬 高、 空气 垂 直上 升运 动 加强 的间 接 表示 ， 用 于 表征 雷 暴 可
Ｌ 有重电塞生 ．
加 强 的程 度 。 文研究 的 １ 次 雷暴 天气 过程 ， 对流 云 团 本 ６ 强
第 ２ ９卷
第 １ 期
黑 龙 江 气 象
Ｈ ＩＯＮＧ Ｉ ＮＧ Ｔ ＯＲＯＬ Ｙ ＥＬ ＪＡ ＭＥ Ｅ ＯＧ
Ｖｏ ＿９ Ｎｏ １ ｌ ２ ． Ｍａ ．２ ２ ｒ ０１
２１ ０ ２年 ３月
文章编号 ：０ ２ ２２ （ｏ ２ ｌ０ ２ — ４ １０ — ５ Ｘ２ １） 一 ０ ｌＯ ｏ
基于气象卫星观测资料的雷电预报指标研究
张春 龙 ， 肖稳 安 ， 树 民 ， 邓 王振 会 ， 红 兵 。 陈 （． 京 信 息 工 程 大 学 ， 苏 南 京 ２ ０４ ；． 龙 江 省 气 象 局 ， 龙 江 １南 江 １０ ４ ２黑 黑
’ 尔滨 １ ０ ０ ； ． 苏省 气 象局 ， 苏 南 京 ２ ０ ０ ） 哈 ５ ０ １ ３江 江 １０ ８
到对 流 云 区边 界 的 温 度 梯 度 达 到 ０６ ．５℃／ｍ 是 雷 暴 得 以 快 速 发 展 加 强 重 要 指 标 ； 种 参 数 指 标 相 Ｉ 【 各
互 配 合 可 以为 雷 电预 报 提 供 有 力 的 理 论 依 据 。 关键 词 ： 象卫 星 ； 电 预 报 ；Ｂ 气 雷 ＴＢ
ｍｉ 更 长 的 时 间 。 之 ， 不 少 科 学 工 作 者 用 卫 星 观 测 的 ｎ或 总 有 将 从 国 家 卫 星 气 象 中 心 获 得 的 Ｆ ２ Ｂ 资 料 用 Ｙ一 Ｃ Ｔ Ｂ
云图 资料 分 析雷 电 ， 到 了一 些有 益 的结 果 。本 文在 前 人 ＧＲ Ｄ 得 Ａ Ｓ软件进 行处 理 和分 析 ， 得到 雷 电发生 之前 的 Ｔ Ｂ分 Ｂ 研 究 基础 上 ，收 集南 京及 其 周边 地 区 １ ６次强 雷 暴天 气 的 布 图 ， 究 区 域 范 围为 １６ １ ２Ｅ ，０ ３ 。 水 平 分 辨率 研 １～ ２ 。 ３ ～ ５Ｎ， 卫 星 云 图 观 测 资料 、 规 观测 资 料 、 电定 位 资 料 和 大 气 设 为 ０５× ．。 卫 星 资料 的时 间 分 辨 率 为 １ｈ一 次 ， 步 常 闪 ．。 ０５ ， 初 电场 仪 资料 ．通 过 对 资料 处 理 和 雷暴 天气 过 程 的 综 合 分 选取 Ｔ Ｂ ３ 作 为雷 暴云 团 的所 在 区域 。 Ｂ ≤一 ２ｏ Ｃ 析 。提取用 卫 星 资料 进行 监 测 和预 警雷 电 的预 报 因子 ， 可 力的依 据 。 根 据大 气 电场 仪数 据 和 闪 电定 位 仪 得 到 当 日的 地 面