[發明專利]單站大氣電場儀進行雷電預警的閾值法檢驗及改進方法

有效

• 申請號: 202110545091.7
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113203896B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 丁旻;吳安坤;李迪;張弛;楊朝梅;曾勇;佘菁力;蘭方信;張開華;郭軍成;朱曦嶸;黃鈺;楊群;陳春;劉波
• 申請（專利權）人: 貴州省氣象災害防御技術中心
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G06F17/10
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 王崗

1.一種單站大氣電場儀進行雷電預警的閾值法檢驗及改進算法，其特征在于；實現步驟如下；

第一步：利用歷史三維閃電資料篩選出以單站大氣電場儀安裝位置的經緯度為中心，20Km內的閃電數據；用該閃電數據劃分雷暴過程；

第二步：根據第一步得到的閃電數據，以單站大氣電場儀安裝位置的經緯度為中心，逐公里(1-20Km)統計其閃電發生數據，得到20個逐公里的閃電數據，并按第一步的方法劃分雷暴過程次數，但不需再進行質量控制；

第三步：分析大氣電場值分別超過2kV/m、4kV/m、6kV/m(3級閾值)產生雷電預警時間記為t1(分別用t12、t14、t16表示)，對比第二步得到的每次雷暴過程第一條閃電發生時間t2；t2-t1得到20個不同公里的預警提前時間，平均預警提前時間為T1＝Σt2-t1/NC1；

第四步：分析大氣電場值分別超過2kV/m、4kV/m、6kV/m的時間t1，以30min為1時段，如果t1后30min內對應的公里的三維閃電資料無閃電發生，則空報次數NF1+1，得到3級大氣電場閾值的預警空報次數NF1，空報率FAR1＝NF1/NC1+NF1,TS評分TS1＝NC1/NC1+NM1+NF1；

第五步：通過第一至四步得到的3級閾值法逐公里的預警命中率POD1、漏報率MAR1、平均預警提前時間T1、以及空報率FAR1；根據不同行業或項目的雷電預警防護需求結合準確率，確定預警范圍，重新確定3級閾值；

第六步：電場極性反轉(過零點)且幅值超過0.25kv/m(該值可設為變量，根據單站大氣電場儀晴天大氣電場監測數據設定)產生雷電預警時間記為t3，每次雷暴過程第一條閃電發生時間t2，平均預警提前時間為T2＝Σt2-t3/NC2，0mint2-t3≦30min，則預警提前時間有效(30min變量或固定為15min、30min、45min、60min),僅記錄最早的一個時間點t3；

第七步：如果t3后30min內對應的公里的三維閃電資料無閃電發生，則空報次數NF2+1，得到預警空報次數NF2，空報率FAR2＝NF2/NC2+NF2，TS評分TS2＝NC2/NC2+NM2+NF2；

第八步：通過第六至七步得到的過零點逐公里的預警命中率POD2、漏報率MAR2、預警提前時間T2以及空報率FAR2；

第九步：電場值跳變，以當電場強度絕對值超過0.25kV/m(該值可設為變量)，且出現，

產生雷電預警時間記為t4，每次雷暴過程第一條閃電發生時間t2，平均預警提前時間為T3＝Σt2-t4/NC3，0mint2-t4≦30min，則預警提前時間有效(30min變量或固定為15min、30min、45min、60min)，僅記錄最早的一個時間點t3；

第十步：如果t4后30min內對應的公里的三維閃電資料無閃電發生，則空報次數NF3+1，得到預警空報次數NF3，空報率FAR3＝NF3/NC3+NF3，TS評分TS3＝NC3/NC3+NM3+NF3；

第十一步：通過第九至十步得到的電場值跳變逐公里的預警命中率POD3、漏報率MAR3、預警提前時間T3以及空報率FAR3；

第十二步：采用線性加權融合法對20公里任一逐公里范圍進行預警，匯總閾值法、極性反轉法和電場跳變法等3種雷電預警方法利用實時大氣電場監測數據分別得到是否產生雷電預警的結果，產生記為1，不產生為0；然后將第三步、第六步、第九步得到的3個命中率POD作為權重，將三種方法的結果進行加權利用，預警結果公式如下：

Score為綜合預警結果，POD為第三步、第六步、第九步得到的預警命中率，rec為是否產生雷電預警的結果，k為3種雷電預警方法順序，i為閾值法的3級閾值；

第十三步：綜合預警結果Score,任一逐公里范圍的預警結果組合最多10種，Score最大的3個值劃為一級預警，中間的3個值劃為二級預警，剩余的值劃為三級預警；

第十四步：綜合預警結果Score的輸出頻率取3min，即對預警等級的調整更新頻次為3min/次；

第十五步：綜合預警的解除采用延時方式，當發出預警后，預警持續一定時間，持續時間取30min(可設為變量)，如果在報警持續時間內，又出現預警，重新計時；如果超過設定的持續時間，仍沒有再次出現預警，則解除預警。