AN APPLICATION ANALYSIS OF THE GROUND-BASED MICROWAVE RADIOMETERS OBSERVATION IN LIGHTNING POTENTIAL PREDICTABILITY
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摘要: 在利用对流参数建立湖北省雷电潜势预报的基础上，重点研究地基微波辐射计资料在改进雷电潜势预报中的应用价值，继而修正对流参数及其阈值区间，由此建立一种可通过后续参数订正实现的雷电短期潜势预报方法。首先对2013年4月29日一次西南涡东移造成的雷电过程中地基微波辐射计资料的可靠性进行了分析，继而通过比较基于单一数值模式和微波辐射计资料计算的不稳定参数与雷电活动的相关性后发现，85%以上的雷电样本活跃在K指数≥33 ℃、T850-500≥23 ℃、A指数≥10 ℃和ΔTd850≤3 ℃等指数范围内，而微波辐射计资料计算的6个不稳定指数显示，与雷电密集区对应的指数中，和雷电相关性较高的K指数、T850-500、A指数分别为35 ℃、25 ℃和12 ℃，使用两种阈值分别对雷电潜势预报方程中的预报因子进行0，1化。个例检验效果表明地基微波辐射计在改进雷电潜势预报落区和概率方面有一定参考作用。Abstract: Based on the establishment of Hubei lightning potential forecast using convection parameters, we mainly studied the ground-based microwave radiometers data in improving the application value of lightning potential forecast. The convection parameter and threshold were then modified, and then a lightning potential forecast method was formed by a correction parameter. With the data collected by the ground-based microwave radiometers in Wuhan and Jingzhou stations operated by the Institute of Heavy Rain, CMA, the characteristics of vapor density, atmospheric liquid content, relative humidity and instability index measured by the microwave radiometers during a thunderstorm on April 29 2013 were analyzed. In this paper, the data reliability of the ground-based microwave radiometers was first analyzed, and then by comparing the correlation of convection parameters based on numerical model and microwave radiometers data, the instability index based on numerical model displays that K≥33 ℃, T850-500≥23 ℃, A≥10 ℃ and ΔTd850≤3 ℃ have a good correlation with the lightning, but the K index, A index and T850-500 are different from the microwave radiometers, respectively above 35 ℃, 25 ℃and 20 ℃, compared with the lightning potential predictability calculated by the instability index of two groups with different thresholds. The results show that the ground-based microwave radiometers data have a certain value of reference in the improvement of lightning potential predictability.
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图 1 2013年4月29日07:00—13:00远安和黄陂6 min闪电(a)、远安友谊站和黄陂天河机场站6 min雨量(b)
空心和实心三角分别为远安友谊站和黄陂天河机场站的雷电起止时间，下同。
图 2 2013年4月29日00:00—30日00:00(a~d)和4月28日00:00—30日00:00(e~h)荆州地基微波辐射计探测数据
a.地面温度；b.地面气压；c.整层水汽；d.整层液态水；e.温度廓线；f.液态水含量廓线；g.水汽密度廓线；h.相对湿度廓线。
图 3 2013年4月29日00:00—30日00:00(a~d)和4月28日00:00—30日00:00(e~h)武汉地基微波辐射计探测数据
a.地面温度；b.地面气压；c.整层水汽；d.整层液态水；e.温度廓线；f.液态水含量廓线；g.水汽密度廓线；h.相对湿度廓线。
图 4 基于微波辐射计资料计算的TT指数、A指数、K指数、θse 850、ΔTd850和T850-500不稳定参数在
29日00:00—30日00:00的时间演变a.荆州站；b.武汉站。
图 5 两组不同阈值预报因子0，1化后计算的08:00—14:00雷电潜势预报结果与同时间段闪电实况叠加对比
a. NCEP资料; b.地基微波辐射计资料。“+”和“-”分别表示正、负地闪；色斑表示雷电潜势预报的概率及落区。
表 1 2013年4月28—29日系统配置及宜昌探空站的不稳定指数
不稳定指数 28日 29日 14时 20时 02时 08时 14时 20时 500 hPa槽线 99.96 °E 102.55 °E 105.92 °E 107.46 °E 109.25 °E 113.92 °E 700 hPa西南涡强度 302 gpm 305 gpm 307 gpm 307 gpm 308 gpm 307 gpm 700 hPa西南涡位置 101.82 °E， 103.74 °E， 105.57 °E， 106.76 °E， 108.94 °E， 112.62 °E， 32.20 °N 32.09 °N 31.33 °N 29.65 °N 29.04 °N 28.90 °N 700 hPa冷切 99.83 °E 101.26 °E 105.87 °E 107.35 °E 108.88 °E 112.51 °E 700 hPa暖切 33.22 °N 33.32 °N 32.07 °N 31.08 °N 30.84 °N 30.57 °N 700 hPa西南急流/(m/s) - 12 12 16 14 14 K指数/℃ 19 25 29 39 32 20 对流有效位能CAPE/(J/kg) 361 427 256 915 2 0 对流抑制能量CIN/(J/kg) -29.6 -65.5 -80 -69 -0.2 2.09 925 hPa水汽通量散度/(g/(cm2.hPa.s)) 2.56 -7.18 -6.35 -26.89 5.45 4.17 
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表 2 NCEP和微波辐射计资料与雷电相关性较大的对流参数临界阈值、相关系数及其0，1化
统计量 预报因子 K指数/℃ SI/℃ ΔTd 850/℃ ΔTd700/℃ T850-500/℃ A指数/℃ ω850/(Pa/s) NCEP资料临界阔值 ≥33取1， ≤0取1， ≤3取1， ≤3取1， ≥23取1， ≥10取1， ≤0取1， 否则取0 否则取0 否则取0 否则取0 否则取0 否则取0 否则取0 微波辐射计临界阔值 ≥35取1， - ≤3取1， - ≥25取1， ≥12取1， - 否则取0 否则取0 否则取0 否则取0 r 0.154 0.142 0.146 0.131 0.097 0.061 0.053 注: SI、ΔTd850、ΔTd700、T850-500、ω850分别为沙氏指数、850 hPa温度露点差、700 hPa温度露点差、850 hPa与500 hPa温差、850 hPa垂直速度；r为各因子与雷电是否发生的相关系数。
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