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粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

陈绿文 吕伟涛 张义军 马颖 齐奇 武斌

陈绿文, 吕伟涛, 张义军, 等. 粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测. 应用气象学报, 2020, 31(2): 165-174. DOI: 10.11898/1001-7313.20200204..
引用本文: 陈绿文, 吕伟涛, 张义军, 等. 粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测. 应用气象学报, 2020, 31(2): 165-174. DOI: 10.11898/1001-7313.20200204.
Chen Lüwen, Lü Weitao, Zhang Yijun, et al. Detection results of Guangdong-Hongkong-Macao lightning location system for tall-object lightning. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(2): 165-174. DOI:  10.11898/1001-7313.20200204.
Citation: Chen Lüwen, Lü Weitao, Zhang Yijun, et al. Detection results of Guangdong-Hongkong-Macao lightning location system for tall-object lightning. J Appl Meteor Sci, 2020, 31(2): 165-174. DOI:  10.11898/1001-7313.20200204.

粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

DOI: 10.11898/1001-7313.20200204
资助项目: 

国家重点研究发展计划 2017YFC1501504

广东省自然科学基金项目 2018A030313969

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题 2017LASW-B05

国家自然科学基金面上项目 41775010

详细信息
    通信作者:

    吕伟涛, lyuwt@foxmail.com

Detection Results of Guangdong-Hongkong-Macao Lightning Location System for Tall-object Lightning

  • 摘要: 基于2016—2017年广州高建筑物雷电观测站获取的资料对粤港澳闪电定位系统(简称定位系统)的性能进行评估,并根据2014—2018年定位系统历史资料对广州高建筑物区域的雷电活动特征进行初步分析,结果表明:定位系统对闪电的探测效率为93%(214/229),对回击的探测效率为93%(449/481),对下行闪电首次回击、继后回击及上行闪电回击的定位误差的平均值(中值)分别为361 m(188 m)、252 m(167 m)和294 m(173 m);当接地点高度低于200 m(不低于200 m)时,定位系统对下行负极性闪电首次和继后回击的云闪/地闪识别正确率分别为99%(80%)和93%(35%),有83%的上行负地闪回击被定位系统误判为云闪,广州高建筑物区域内绝大部分负云闪定位记录实际是高建筑物地闪;对定位系统得到的孤立高建筑物闪电密度中心进行分析后发现,广州塔(600 m)闪电密度中心200 m半径范围内年均回击次数约为中信广场(390 m)和广发证券大厦(308 m)的5倍,推测广州塔闪电的主要类型为上行闪电,而中信广场和广发证券大厦则为下行闪电。
  • 图  1  粤港澳闪电定位系统探测子站分布及TOLOG站点位置

    Fig. 1  Distribution of sensors of GHMLLS and the site of the TOLOG

    图  2  闪电回击定位误差箱型图

    Fig. 2  Box plots for location errors of lightning strokes

    图  3  广州塔闪电回击定位结果分布

    Fig. 3  Distribution of the Canton Tower strokes (the origin corresponds to the location of the Canton Tower)

    图  4  2014—2018年广州高建筑物区域S1(a)、S2(b)、S3(c)和S4(d)类型回击的频次分布

    (网格尺寸100 m×100 m,字母A到E代表高度不低于350 m的建筑,实心三角、空心三角和交叉号分别代表高度在300~349 m,250~299 m以及200~249 m的建筑)

    Fig. 4  Frequency distribution of strokes of type S1(a), S2(b), S3(c) and S4(d) in Guangzhou tall-object area

    (the cell size is 100 m×100 m, A-E denote buildings with heights no less than 350 m, the solid triangle, hollow triangle and the cross symbols denote buildings with heights within ranges of 300-349 m, 250-299 m and 200-249 m, respectively)

    图  5  2014—2018年广州塔(a)、中信广场(b)和2016—2018年广发证券大厦(c)附近闪电密度中心周围200 m和500 m半径范围内的定位记录

    (实心圆、空心圆、实心倒三角和交叉号分别代表S1,S2,S3,S4类回击)

    Fig. 5  Lightning location plots within a radius of 200 m and 500 m around the lightning density center produced by the Canton Tower(a), the CITIC Plaza(b) during 2014-2018, and the GF Securities Headquarters during 2016-2018(c)

    (the solid circle, hollow circle, solid inverted triangle and the cross symbols denote the stroke records belonging to class S1, S2, S3, S4)

    表  1  基于2016—2017广州高建筑物地闪个例的粤港澳闪电定位系统探测效率评估

    Table  1  Evaluation of the detection efficiency of GHMLLS based on the tall-object lightning flashes observed in Guangzhou during 2016-2017

    地闪类别 闪电次数 探测到的闪电次数 闪电探测效率/% 能确认的回击次数 探测到的回击次数 回击探测效率/%
    下行负极性闪电 195 185 95 385 360 93
    下行正极性闪电 9 5 56 9 5 56
    上行负极性闪电 25 24 96 87 84 97
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    表  2  基于2016—2017广州高建筑物地闪个例的粤港澳闪电定位系统云闪/地闪识别正确率的评估

    Table  2  Evaluation of intra-cloud and cloud-to-groud lightnings classification based on tall-object strokes observed in Guangzhou during 2016-2017

    地闪回击类别 接地点高度低于200 m 接地点高度不低于200 m
    总次数 误判次数 识别正确率/% 总次数 误判次数 识别正确率/%
    下行负闪电首次回击 84 1 99 41 8 80
    下行负闪电继后回击 126 9 93 54 35 35
    上行负闪电回击 94 78 17
    下载: 导出CSV

    表  3  广州塔、中信广场和广发证券大厦附近闪电定位记录密度中心周围不同距离范围内年平均回击次数对比

    Table  3  Comparison of annual number of strokes within different distance ranges around the stroke records center near the Canton Tower, the CITIC Plaza and the GF Securities Headquarters

    高建筑物 距离闪电密度中心的半径d/m 年平均回击次数
    S1 S2 S3 S4 合计
    广州塔 d < 200 12.4 7.2 23.0 88.4 131.0
    200≤d < 500 12.6 3.0 3.8 9.2 28.6
    中信广场 d < 200 8.0 8.4 1.4 8.4 26.2
    200≤d < 500 14.0 4.6 0.6 0.2 19.4
    广发证券大厦 d < 200 6.0 7.0 1.7 9.0 23.3
    200≤d < 500 6.7 3.7 0.0 2.7 13.0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-15
  • 修回日期:  2020-01-20
  • 刊出日期:  2020-03-31

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