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利用起放电模式开展闪电活动的直接预报试验

徐良韬 陈双 姚雯 谌芸 张荣

徐良韬, 陈双, 姚雯, 等. 利用起放电模式开展闪电活动的直接预报试验. 应用气象学报, 2018, 29(5): 534-545, DOI: 10.11898/1001-7313.20180503.
引用本文: 徐良韬, 陈双, 姚雯, 等. 利用起放电模式开展闪电活动的直接预报试验. 应用气象学报, 2018, 29(5): 534-545, DOI: 10.11898/1001-7313.20180503.
Xu Liangtao, Chen Shuang, Yao Wen, et al. Predicting Lightning Activities by a Meso-scale Electrification and Discharge Model. Joumal of Applied Meteorological Science, 2018, 29(5): 534-545, DOI: 10.11898/1001-7313.20180503.
Citation: Xu Liangtao, Chen Shuang, Yao Wen, et al. Predicting Lightning Activities by a Meso-scale Electrification and Discharge Model. Joumal of Applied Meteorological Science, 2018, 29(5): 534-545, DOI: 10.11898/1001-7313.20180503.

利用起放电模式开展闪电活动的直接预报试验

DOI: 10.11898/1001-7313.20180503
资助项目: 

中国气象科学研究院基本科研业务费专项资金 2016Y008

国家自然科学基金项目 41605003

中国气象科学研究院基本科研业务费专项资金 2017Z003

国家重点基础研究发展计划 2014CB441406

详细信息
    通信作者:

    徐良韬, 邮箱:xult@cma.gov.cn

Predicting Lightning Activities by a Meso-scale Electrification and Discharge Model

  • 摘要: 利用耦合有起电和放电物理过程的中尺度起电放电模式WRF-Electric,开展了华北地区连续3年(2015—2017年)的闪电活动预报试验。结合全国地闪定位观测资料,针对不同影响范围雷暴类型和预报时间,对数值预报结果开展点对点的定量检验,评估模式对闪电活动的预报能力及特点。结果表明:WRF-Electric中尺度模式具备一定的区域闪电活动预报能力,在起报后的6~12 h对闪电活动区域具有较好的预报效果。雷暴落区预报的点对点定量检验中,模式和业务预报在华北主汛期(6—8月)的预报临界成功指数(CSI)均为0.1,模式对于活动范围较小的局地性雷暴过程的预报更具参考价值。模式预报的闪电活动范围相对集中,闪电活动密度偏高,预报的主要问题存在于放电参数化方案的设计。应当考虑到模式空间分辨率对云内电场强度的影响,合理降低闪电参数化中的放电阈值以扩大预报的闪电活动范围。模式在闪电密度的定量预报上还有较大改进空间,单次放电中和电荷量应当更符合观测事实。
  • 图  1  WRF-Electric模式的架构

    Fig.  1  Schematic illustration of WRF-Electric model

    图  2  两层模拟区域及观测点(黑点)分布

    (填色为地形)

    Fig.  2  Locations of two domains and observation stations(black dot)

    (the shaded denotes terrain)

    图  3  3个个例观测和不同预报时间闪电密度对比

    Fig.  3  Comparison of observed and simulated flash density with different forecast time of 3 cases

    图  4  业务和不同时间预报检验

    Fig.  4  Verification for the operational and numerical prediction with different forecast time

    图  5  不同活动范围雷暴的预报检验

    Fig.  5  Verification for the operational and numerical prediction with different forecast time

    图  6  观测、业务及模式预报的雷暴发生站点数、命中站点数、空报站点数和漏报站点数

    Fig.  6  Observed, operational and numerical prediction total thunderstorm station numbers in all verification cases along with the hit station number, false alarm station number and missing alarm station number

    表  1  模式的基本设置

    Table  1  Model design

    参数 d01 d02
    格点数 124×124 160×160
    格距/km 12 4
    时间步长/s 45 15
    积分时间/h 24 24
    边界层方案 YSU YSU
    微物理方案 Milbrandt双参 Milbrandt双参
    非感应起电方案 TGZ TGZ
    积云方案 Kain-Fritsch
    侧边界条件 嵌套
    长波辐射方案 RRTM RRTM
    短波辐射方案 Dudhia Dudhia
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-03
  • 修回日期:  2018-08-02
  • 刊出日期:  2018-09-30

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