[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

本發明公開了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；本發明提出單站大氣電場儀進行雷電預警時所常用的閾值法、極性反轉法和電場跳變法等3種雷電預警方法的參數選取以及預警命中率、漏報率、預警提前時間以及空報率的檢驗方法，并提出利用三維閃電和大氣電場的歷史資料，對檢驗得到的預警命中率采用線性加權融合法，形成一種單站大氣電場儀進行雷電預警的融合算法。

技術領域

本發明涉及雷電預警相關的技術領域，具體來講涉及的是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。

背景技術

預警結果的客觀檢驗是記錄、考量預警質量，促進預警水平提高的重要手段，也是整個雷電預警過程中的重要環節。檢驗的目的，一是考量預警質量，預警準確度如何以及預警質量隨時間的變化，二是提高預警質量，若要提高預警質量，首要任務就是需要通過客觀檢驗，對預警做出客觀評估以發現問題所在，進行總結以提高預警技能，三是比較不同預警方法間的預警質量，確定哪個預警系方法的預警質量更高，進而研究其具體表現。

雷暴屬于強對流天氣具有時空尺度小，局地性強的特點，常規的地面氣象站很難完全觀測得到。因此，觀測與預警預報“點對點”檢驗方法很難準確地反映分類預警預報質量。目前基于鄰域(一定半徑范圍)的檢驗方法在強對流天氣預報中得到較為廣泛的應用，美國SPC方法(即對于每一個站點上的各分類預報正確與否，是用以該點為中心，40Km為半徑的圓面上是否出現了，該分類的天氣來判別檢驗方法)是空間檢驗方法中的一種。

針對單站大氣電場儀進行雷電預警時所常用的閾值法、極性反轉法和電場跳變法等3種雷電預警方法一直以來沒有缺乏相對科學的檢驗方法，本發明參考了SPC的“點對面”，結合大氣電場儀、閃電定位儀等監測設備的觀測范圍、監測數據特點，提出單站大氣電場儀常用雷電預警方法的參數選取以及預警命中率、漏報率、預警提前時間以及空報率的檢驗方法。

根據電場變化特征制定雷電預警閾值，能夠進行雷電預警，在實際工作中，利用電場強度變化至某些閾值進行預警，稱為閾值法。目前，單站大氣電場儀配套的預警系統大都采用閾值法進行雷電預警，其預警效果受局地性影響較強，同時受大氣氣溶膠等外界干擾因素較多，即使同一地區不同雷暴過程的電場閾值也有差別。由于大氣電場儀對局地雷暴引起的電場變化非常敏感，采用閾值法進行雷電預警時,常常會造成較多的虛警。經研究，設定不同雷電預警閾值對命中率的改善效果并不十分明顯，反而會引起空報率和漏報率的反向較快變化。因此有必要建立更有效的單站大氣電場儀雷電預警方法。

當雷雨云在發展過程中靠近大氣電場儀，大氣電場極性會發生反轉，由于云中中層負電荷區的形成，這也是雷雨云發展成熟過程的一個重要標志，因此在將大氣電場極性反轉作為預警算法的一個指標。

當大氣電場值超過預警閾值時，有必要結合電場變化初始階段是否發生電場值跳變現象進行判斷，大氣電場值跳變與雷電發生的聯系比大氣電場閾值與雷電發生的聯系更加緊密，因此將電場值跳變結合到預警算法作為預警算法的一個指標。

大氣電場儀能夠反映出雷暴前后地面電場變化特征，大氣電場儀能夠反映出雷暴前后地面電場變化特征，利用大氣電場實時監測數據進行雷電預警是可行的，閾值法、極性反轉法和電場跳變法對雷電預警都有一定的效果，但又存在很大的局限性，因此將以上3中大氣電場預警方法進行融合，提出一種單站大氣電場儀進行雷電預警的融合算法對于提高單站大氣電場雷電預警效果有著極為重要的意義。

發明內容

因此，為了解決上述不足，本發明在此提供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；本發明提出單站大氣電場儀進行雷電預警時所常用的閾值法、極性反轉法和電場跳變法等3種雷電預警方法的參數選取以及預警命中率、漏報率、預警提前時間以及空報率的檢驗方法，并提出利用三維閃電和大氣電場的歷史資料，對檢驗得到的預警命中率采用線性加權融合法，形成一種單站大氣電場儀進行雷電預警的融合算法。

本發明是這樣實現的，構造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；