亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        廣東省中部地區(qū)雷暴團(tuán)特征的初步分析

        2021-11-10 04:49:48陳紹東陳綠文杜賽顏旭黃惺惺莊燕洵
        廣東氣象 2021年5期
        關(guān)鍵詞:概率分布雷暴粵港澳

        陳紹東,陳綠文,杜賽,顏旭,黃惺惺,莊燕洵

        (1.中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所,廣東廣州510080;2.廣東省氣象公共安全技術(shù)支持中心,廣東廣州510080)

        雷暴是發(fā)展旺盛的強對流現(xiàn)象,它往往伴隨大風(fēng)、龍卷、強降水、冰雹以及雷電等劇烈天氣活動,雷暴伴隨的雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會影響也越來越大。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,社會對雷電預(yù)報、預(yù)警的需求越來越高,迫切需要開展和提升雷電預(yù)警業(yè)務(wù)能力。由于雷暴發(fā)生發(fā)展的動力和微物理過程尚不十分清楚[1-3],同時,不同雷電天氣系統(tǒng)的特征也存在著較大的差別[4-5],造成雷暴的預(yù)報預(yù)警已成為天氣預(yù)報中較困難的工作之一。傳統(tǒng)的依賴于環(huán)流背景場和探空資料對于雷暴的認(rèn)識非常有限,預(yù)報預(yù)警研究進(jìn)展緩慢。近年來隨著天氣雷達(dá)的發(fā)展,其業(yè)務(wù)應(yīng)用為雷暴的觸發(fā)機制、初生特征及比較精確地定位其位置等方面研究為雷電預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件[6-12]。

        閃電是雷暴處于成熟狀態(tài)的明確指標(biāo),放電強度和頻繁程度與雷暴云的高度和強度緊密相關(guān)[13],在一次雷暴過程中地閃個數(shù)越多則可以認(rèn)為雷暴的強度越強。目前描述雷暴天氣的強度主要依據(jù)雷雨大風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn),缺少閃電相關(guān)的指標(biāo)。以雷電預(yù)警預(yù)報為目標(biāo)的雷暴團(tuán)等級劃分工作較為復(fù)雜[14],較多的工作僅以雷暴團(tuán)的閃電次數(shù)作為強弱雷暴的標(biāo)準(zhǔn)[13,15],還存在著一定的局限性,急需更加科學(xué)、更成熟的雷電強度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。本研究基于廣東省的粵港澳閃電定位資料,開展雷暴團(tuán)的識別工作,初步分析廣東省雷暴團(tuán)面積、閃電頻次、閃電電流等參數(shù)的基本特征,并在此基礎(chǔ)上,提出了一種雷暴團(tuán)強度指數(shù)定義及分級方法,為廣東省雷電預(yù)警業(yè)務(wù)工作開展提供支撐。

        1 資料和方法

        1.1 粵港澳閃電定位資料

        粵港澳閃電定位系統(tǒng)由廣東省、香港、澳門三地氣象部門從2005年開始共同建設(shè),截至2007年共建成了6個探測子站(采用IMPACT探頭)。2012年,粵港澳閃電定位系統(tǒng)新增了11個探測子站。新建設(shè)的探測站采用了Vaisala公司的LS-700X系列探頭,能同時探測地閃和云閃(對云閃的理論探測效率約為40% ~50%),從而提高了對珠三角區(qū)域內(nèi)雷電活動的探測能力。2018年,粵港澳閃電定位系統(tǒng)采用LS-700X系列探頭全部取代了原有的IMPACT探頭,并新增了2個子站?;浉郯拈W電定位系統(tǒng)采用時差-方向綜合定位方法,探測參量包括閃電放電的GPS時間、經(jīng)緯度、強度、云閃或地閃識別和極性等。圖1給出了粵港澳閃電定位系統(tǒng)探測子站的分布圖。由圖1可以看出,粵港澳閃電定位系統(tǒng)對珠三角區(qū)域覆蓋較好,而在粵東、粵西地區(qū)的探測子站相對稀疏。本研究選取112.5°E—115.5°E,21.5°N—24.5°N作為研究區(qū)域,該區(qū)域位于粵港澳閃電定位系統(tǒng)覆蓋范圍的中心位置,因此粵港澳閃電定位系統(tǒng)在該區(qū)域內(nèi)具有較好的探測效率和定位精度。另外,資料的時間長度選取2016—2018年。

        圖1 粵港澳閃電定位系統(tǒng)探測子站分布和研究區(qū)域示意圖

        1.2 雷暴團(tuán)識別方法

        閃電定位系統(tǒng)可以實時、連續(xù)監(jiān)測大范圍區(qū)域中閃電放電的時間、位置、極性和強度等參數(shù),其監(jiān)測結(jié)果可直觀反映出雷暴中閃電活動的強烈程度。本研究將基于粵港澳閃電定位資料開展雷暴團(tuán)的識別工作。

        由于閃電放電的隨機性非常大,首先將全部的閃電定位資料按照0.05°×0.05°的網(wǎng)格大小、6 min時間間隔進(jìn)行了格點化劃分,得出了每個時次、每個格點上的回?fù)舸螖?shù)、最大回?fù)魪姸?、平均回?fù)魪姸鹊葏⒘俊?/p>

        對于某次6 min時間間隔,全省范圍內(nèi)可能有多個0.05°×0.05°網(wǎng)格點都發(fā)生了閃電活動。本研究利用DBSCAN聚類算法將這些網(wǎng)格點歸并成不同的簇,也稱為不同的雷暴團(tuán)。作為示例,圖2給出了根據(jù)一個6 min時次粵港澳閃電定位資料辨認(rèn)出5個雷暴團(tuán)的結(jié)果(屬于同一雷暴團(tuán)的格點用同一種顏色表示)。

        圖2 雷暴團(tuán)識別結(jié)果示例

        2 雷暴團(tuán)特征分析

        2.1 雷暴團(tuán)面積指數(shù)

        根據(jù)前述雷暴團(tuán)識別方法,結(jié)合粵港澳閃電定位資料,2016—2018年共識別出雷暴團(tuán)76 337個。雷暴團(tuán)在生成、發(fā)展和消亡的過程中,其面積也不斷變化,在雷暴發(fā)展的旺盛階段,其面積往往也是最大的,對應(yīng)的雷暴強度也較大,因此,雷暴團(tuán)的面積也是衡量雷暴強度的一個重要指標(biāo)。不同天氣過程中雷暴團(tuán)面積有較大的差異,最大的面積達(dá)3 625 km2,最小的僅有50 km2。由計算可知,樣本的平均值為138 km2,而樣本的中值概率為75 km2,也就是說有50%的樣本其面積是超過75 km2,圖3是雷暴團(tuán)面積的概率分布圖,由圖3可知,大部分雷暴團(tuán)的面積都集中在50~200 km2內(nèi),累積概率高達(dá)80%。當(dāng)某雷暴團(tuán)的面積為P,文中定義由最小面積至P的累積概率值為雷暴團(tuán)面積指數(shù)SP。由定義可知,雷暴團(tuán)的面積越大,SP值也就越大,當(dāng)雷暴團(tuán)的面積P最小時,SP值為0,P為75 km2時,SP值為0.5,P最大時,SP值為1。

        圖3 雷暴團(tuán)面積的概率分布

        2.2 雷暴團(tuán)閃電頻次指數(shù)

        雷暴團(tuán)的面積指數(shù)主要表征了雷暴團(tuán)控制區(qū)域范圍的大小,雷暴團(tuán)頻次指數(shù)可以表征整個雷暴團(tuán)內(nèi)發(fā)生閃電數(shù)量的多少,從這個意義上講,頻次指數(shù)在表征雷暴強度方面更為重要。經(jīng)分析,所有雷暴團(tuán)樣本數(shù)中,地閃回?fù)舸螖?shù)的平均值為61次,最少僅有6次,最多的達(dá)3 224次(時間6 min內(nèi)),樣本中值概率為25次,如圖4所示,雷暴團(tuán)地閃回?fù)舸螖?shù)6~10次,樣本累積概率約為14%,10~15次累積約為15%,中值之后概率累積相對較為緩慢,100次以上的樣本數(shù)就比較少了,累積概率僅約為8%。同樣本研究中定義雷暴團(tuán)頻次指數(shù)為FP,當(dāng)雷暴團(tuán)地閃回?fù)舸螖?shù)為P時,0~P范圍內(nèi)的累積概率值為FP。

        圖4 雷暴團(tuán)地閃回?fù)舸螖?shù)概率分布

        圖5是雷暴團(tuán)面積和閃電回?fù)舸螖?shù)的二維散點圖,由圖5可見,總體上雷暴團(tuán)的面積越大,閃電的頻次也是越多的,但也存在較多的分散點,特別是在雷暴團(tuán)面積1 000~2 500 km2的范圍時,閃電的頻次出現(xiàn)異常多的情況(個例相對較多),對應(yīng)擬合直線的上方區(qū)域。出現(xiàn)這種情況可能與雷暴發(fā)展的不同階段也有一定的關(guān)系,當(dāng)雷暴處于發(fā)展旺盛階段,其面積可能基本定型,但是閃電會在一段時間內(nèi)較快速增多造成。另外,由圖5還可知,綜合評估雷暴的強度,雷暴團(tuán)的面積和頻次都是要考慮的。

        圖5 雷暴團(tuán)面積和閃電回?fù)舸螖?shù)的二維散點圖

        2.3 雷暴團(tuán)閃電平均電流幅值指數(shù)

        閃電電流幅值及其累積概率分布是雷電活動規(guī)律的重要指標(biāo),在某種程度上,可以衡量一次閃電或者雷暴團(tuán)釋放電流和電量的大小。圖6是雷暴團(tuán)平均地閃回?fù)綦娏鞣档母怕史植紙D。所有樣本的計算結(jié)果顯示,地閃電流平均值為15.7 kA,最小1.8 kA,最大89.4 kA,樣本的中值概率為14.9 kA。由圖6還可以看出,平均地閃電流幅值大部分集中在10~20 kA范圍,占比大約70%,超過30 kA的占比不到3%,相對較少。當(dāng)某雷暴團(tuán)的平均電流幅值為P,定義由最小值至P的累積概率值為雷暴團(tuán)釋放電流指數(shù)CP。

        圖6 雷暴團(tuán)平均地閃回?fù)綦娏鞲怕史植?/p>

        2.4 雷暴團(tuán)最大電流幅值指數(shù)

        雷電因其強大的電流、熾熱的高溫、強烈的電磁輻射以及猛烈的沖擊波等物理效應(yīng)能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用,造成多種雷電災(zāi)害。夏季雷暴來臨時,大電流幅值的地閃不僅帶來感觀上強烈的震撼,其產(chǎn)生的災(zāi)害也比普通的閃電更為巨大,因此,除了上述提及的閃電頻次和閃電平均電流幅值外,雷暴團(tuán)強度還要適當(dāng)考慮閃電的最大電流幅值這個因子。圖7是雷暴團(tuán)最大地閃回?fù)綦娏鞣档母怕史植紙D。

        圖7 雷暴團(tuán)最大地閃回?fù)綦娏鞣蹈怕史植?/p>

        由圖7可以看出,雷暴團(tuán)的最大電流幅值較為分散,小的僅有2.1 kA,最大可達(dá)404.1 kA,平均值達(dá)53.3 kA。樣本中值為46.2 kA,說明50%以上的樣本其最大電流幅值概率大于46.2 kA,其破壞的威力可見一斑。同樣,當(dāng)某雷暴團(tuán)的最大地閃電流幅值為P,定義由最小值至P的累積概率值為雷暴團(tuán)最大電流幅值指數(shù)MP。

        3 雷暴團(tuán)強度分級

        熵值法是一種客觀賦權(quán)法,其根據(jù)各項指標(biāo)觀測值所提供的信息大小來確定指標(biāo)權(quán)重。通過熵值法得到各個指標(biāo)的信息熵,信息熵越小,其信息的效用值越大,指標(biāo)的權(quán)重越大[16]。本研究中通過熵值法得出SP、FP、CP和MP的權(quán)重系數(shù)分別為0.234 9、0.562 8、0.102 3和0.100 0。綜合考慮各因子對雷暴團(tuán)強度的貢獻(xiàn)率,上述各因子對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)還是較為合理的,由此定義雷暴團(tuán)強度指數(shù)(index of Thunderstorm intensity,TII)TII=0.234 9×SP+0.562 8×FP+0.102 3×CP+0.100 0×MP。

        從76 337個雷暴團(tuán)強度指數(shù)的累積概率分布以及頻次分布情況來看,雷暴團(tuán)強度指數(shù)高值和低值相對較少,在0.175~0.900之間的指數(shù)分布較為平均,圖8中的每個區(qū)間(0.025)頻次大約為2 000次。雷暴團(tuán)強度指數(shù)在0~0.5之間和0.5~1.0之間也基本差不多。雷暴團(tuán)強度指數(shù)在0.90~1.00之間的情況大概只占總數(shù)的3.0%,代表了非常強的雷暴團(tuán)。從實際的雷電預(yù)警工作來看(預(yù)警次數(shù)不宜太多),專門針對強度指數(shù)>0.95的雷暴團(tuán)(約占比0.5%,3年380次)發(fā)布強雷電預(yù)警可能是適宜的。

        圖8 雷暴團(tuán)強度指數(shù)

        本研究基于粵港澳閃電定位資料,針對廣東省中部地區(qū)初步開展了雷暴團(tuán)的識別和特征分析工作,在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于雷暴團(tuán)面積、閃電頻次、閃電電流等參數(shù)的雷暴團(tuán)強度指數(shù)定義及分級方法,具有一定的實用性,可為廣東省雷電預(yù)警開展工作提供支撐。

        猜你喜歡
        概率分布雷暴粵港澳
        新德里雷暴
        離散型概率分布的ORB圖像特征點誤匹配剔除算法
        編讀往來
        阜新地區(qū)雷暴活動特點研究
        綠色科技(2018年22期)2019-01-15 05:36:08
        首屆粵港澳大灣區(qū)工藝美術(shù)博覽會開幕
        摁下粵港澳大灣區(qū)“加速鍵”
        金橋(2018年4期)2018-09-26 02:24:50
        廣西富川縣雷暴氣候特征分析
        馬光遠(yuǎn) 下一個30年看粵港澳大灣區(qū)
        關(guān)于概率分布函數(shù)定義的辨析
        科技視界(2016年19期)2017-05-18 10:18:46
        基于概率分布的PPP項目風(fēng)險承擔(dān)支出測算
        欧美日韩国产专区| 亚洲第一狼人天堂网亚洲av| 激烈的性高湖波多野结衣| 国产a三级久久精品| 亚洲AV永久无码精品一区二国| 亚洲一区二区av天堂| 久久亚洲精品情侣| 欧美v亚洲v日韩v最新在线| av少妇偷窃癖在线观看| 国产激情小视频在线观看| 国产av一区二区三区无码野战| 国产免费丝袜调教视频| 国产小屁孩cao大人免费视频| 国产精品久久三级精品| 丁香五月亚洲综合在线| 久久久久亚洲av无码专区网站| 成人无码网www在线观看| 久久精品国产亚洲av网站| 亚洲综合网站久久久| 亚洲日韩欧美国产另类综合| 久久久婷婷综合五月天| 成人免费av色资源日日| 夜夜添夜夜添夜夜摸夜夜摸| 69av视频在线观看| 国产日韩乱码精品一区二区| 亚洲性无码av中文字幕| 久久中文字幕无码专区| 91精品91久久久久久| 99久久国产免费观看精品| 99久久婷婷国产综合精品青草免费| 尤物99国产成人精品视频| 日韩国产有码精品一区二在线 | 国产av无码专区亚洲av男同| 欧美国产一区二区三区激情无套| 亚洲精品中文字幕观看| 美女和男人一起插插插| 乱子伦一区二区三区| 在线免费毛片| 亚洲三区av在线播放| 大地资源高清在线视频播放| 国产美女遭强高潮网站|