珠江口大气不稳定度参数于闪电活动预报应用的探讨

珠江口

大气不稳定度参数于

闪电活动预报应用的探讨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2013年10月23日Content前言及研究目的资料说明及研究方法大气不稳定参数在前后汛期的差异利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率总结与讨论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%的范围中摘自香港天文台摘自黄秋平等资料说明及研究方法2006-2010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Sounding2006-2010各层温湿资讯24参数DepartmentofAtmosphericScience,CollegeofEngineering,UniversityofWyoming提供的探空资料网[7]个案选择日间:雷暴发生时间为8:00L.T.至19:59L.T.，探空资料：00UTC夜间:雷暴发生时间为20:00L.T.至07:59L.T.，探空资料：12UTC由于大气不稳定参数的分布，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0556442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Liftindex(LI)的盒形图(BoxPlot)25%75%556144191442226238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Precipitablewaterforentiresounding的盒形图55614419144222623888%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(2x2Contingencytable)[10]分析命中率(ProbabilityofDetection,POD)误警率(FalseAlarmRate,FAR)虚警率(ProbabilityofFalseDetection,POFD)关键成功指数(CriticalSuccessIndex,CSI)[10]Doswell,C.A.III,R.Davies-Jones,andD.Keller,1990:Onsummarymeasuresofskillinrareeventforecastingbasedoncontingencytables.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后汛期Index阀值PODFARPOFDCSI阀值PODFARPOFDCSIMeanmixedlayermixingratio160.860.360.290.58180.760.420.580.49Temp[K]oftheLiftedCondensationLevel2930.870.380.320.572960.450.390.300.35Liftedindex-10.790.340.240.56-1.50.830.440.700.50Precipitablewater[mm]forentiresounding500.860.390.330.56550.750.300.330.57ConvectiveAvailablePotentialEnergy1000.830.370.300.566000.780.450.670.47EquilibrumLevel2800.760.350.430.541800.730.440.670.46Showalterindex10.780.420.340.5010.830.410.600.531000hPato500hPathickness57800.750.410.310.5058000.770.490.760.44Kindex320.780.430.350.49320.760.340.410.54SWEATindex2100.900.490.520.482250.700.380.450.49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PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSILiftedindexPrecipitablewater[mm]forentiresounding0.810.290.200.610.760.280.310.58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PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSIConvectiveAvailablePotentialEnergyPrecipitablewater[mm]forentiresounding0.830.290.210.620.610.280.240.49CAPE0.830.370.300.560.780.450.670.47PW0.860.390.330.560.750.300.330.57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前汛期后汛期PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSILiftedindexKindex0.690.230.130.570.730.300.330.56LI0.790.340.240.560.830.440.700.50Kindex0.780.430.350.490.760.340.410.54利用多个大气不稳定参数分析稳定度机率Index前汛期阀值后汛期阀值Meanmixedlayermixingratio1618Temp[K]oftheLiftedCondensationLevel293295Liftedindex00Precipitablewater[mm]forentiresounding4854ConvectiveAvailablePotentialEnergy200600EquilibrumLevel500200Showalterindex21.51000hPato500hPathickness57705790Kindex3232SWEATindex210200Index前汛期阀值后汛期阀值Meanmixedlayermixingratio1618Temp[K]oftheLiftedCondensationLevel293296Liftedindex-1-1.5Precipitablewater[mm]forentiresounding5055ConvectiveAvailablePotentialEnergy100600EquilibrumLevel280180Showalterindex111000hPato500hPathickness57805800Kindex3232SWEATindex210225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后汛期Index1Index2PODFARPOFDCSIPODFARPOFDCSIEquilibrumLevelPW0.890.310.410.640.630.280.280.51CAPEPW0.830.290.210.620.610.280.240.49LiftedindexPW0.810.290.200.610.760.280.310.58LiftedindexSWEATindex0.790.320.230.570.850.400.600.54LiftedindexKindex0.690.230.130.570.730.300.330.56ShowalterindexLiftedindex0.790.330.230.570.860.410.620.54ShowalterindexPW0.830.370.290.560.730.300.330.561000hPato500hPathicknessPW0.810.360.270.560.720.310.340.54CAPE1000hPato500hPathickness0.800.360.260.550.710.470.650.44Liftedindex1000hPato500hPathickness0.790.360.260.550.860.460.760.50SWEATindexPW0.840.390.330.540.740.310.350.56KindexPW0.750.360.260.520.710.290.310.55SWEATindexKindex0.760.380.280.520.720.340.380.53ShowalterindexKindex0.750.390.290.510.720.320.360.54ShowalterindexSWEATindex0.820.450.400.490.840.400.590.54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(LiftedIndex)、可降水量(Precipitablewater)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-Index)、沙氏指数(Showalterindex)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。