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雷电预警预报技术研究与实现

作　者: 沙跃龙
导　师: 吴跃；陈章
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 雷电预报预警雷电潜势预报雷电短临预警 GIS技术决策树方法
分类号: P427.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

雷电灾害是全球最严重的十种自然灾害之一。四川省是雷电灾害多发区,雷电活动十分频繁,雷电灾害所带来的损失也越来越大。针对日益迫切的社会需求,四川省防雷中心等单位开展了雷电灾害预警预报技术研究。通过研究课题的实施,使四川省雷电潜势预报和预警业务从无到有,填补了我省雷电预警预报的空白,全面支撑了雷电轨道业务的建立和发展,部分满足了社会需求,有效降低了雷电灾害造成的损失。研究成果将直接转化为四川省雷电短临预警业务平台建设的技术核心,成为雷电预报业务的重要组成部分,为业务系统的研制提供直接的技术保障;成果将作为重点进行区域推广使用,在国内达到技术先进,业务创新的目的,彻底改变目前雷电业务技术单一落后的局面,实现科研型业务转型。本论文在四川省防雷中心多年对四川省雷电活动规律研究的基础上,重点开展了数值天气预报产品和高空地面气象资料在四川省雷电潜势预报中的应用技术研究与实现、新一代天气雷达产品在四川省雷电预警中的应用技术研究与实现、GIS技术在四川省雷电预报预警中的应用技术研究。主要内容为:1、研究了雷电潜势预报技术与实现。论文在数值预报产品的基础上,应用四川闪电定位仪网监测资料、高空地面观测资料,采用决策树的方法,开展了0-12小时雷电潜势预报技术研究,利用八个预报因子(对流有效位能(CAPE)、垂直风切变、850hpa假相当位温(θse)、850hpa与500hpaθse差、垂直速度、散度、涡度、T213模式12小时降水预报)形成了雷电潜势预报决策树,在ARCGIS公用平台上建立了雷电潜势预报系统,实现了空间分辨率1°*1°、时间分辨率为12小时的雷电潜势预报,并以此为基础开展雷电潜势预报业务,目前雷电潜势预报的准确率达到了85%。2、研究了雷电短临预警应用技术与实现。论文利用新一代天气雷达产品中与风暴特征最相关的产品:组合反射率(CR)、回波顶高(ET)、垂直液态水含量(VIl)、1小时累积降水量(OHP)、风暴跟踪信息(STI)作为预报因子,同时在预报因子中加入闪电监测实况(S)资料,将资料格点化到3Km×3Km同一格点场,利用配料法和经验统计确定各预报因子权重,计算雷电短临预警指数(LEI)并对雷电分级(红、橙、黄、无四级),利用风暴跟踪信息(STI)外推0-2小时预警场,最终通过GIS平台表现雷电预警结果的核心技术研究。3、本论文也研究了在四川省雷电预报预警中GIS应用技术,在GIS平台上显示了四川省雷电监测预报预警系统、闪电监测资料、闪电资料密度统计、雷电潜势预报产品、雷电预警产品等图形。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章引言  11-18
  1.1 雷电监测预报预警国内外现状概述  11-14
    1.1.1 雷电监测现状  12-13
    1.1.2 雷电预警预报现状  13-14
  1.2 雷电监测预报预警发展趋势  14-15
    1.2.1 雷电监测的发展方向  14-15
    1.2.2 雷电的预警预报发展方向  15
  1.3 本论文研究的主要内容及意义  15-18
    1.3.1 本论文研究的主要内容  15-16
    1.3.2 论文研究意义  16-18
第二章雷电预报预警系统  18-25
  2.1 数据处理子系统  18-19
  2.2 雷电潜势预报子系统  19-20
  2.3 雷电短临预警子系统  20-21
  2.4 GIS 显示平台子系统  21-25
第三章雷电潜势预报技术研究与实现  25-36
  3.1 决策树方法  25-27
  3.2 雷电潜势预报决策树  27-31
    3.2.1 资料样本  27
    3.2.2 雷电潜势预报决策树  27-28
    3.2.3 相关概念  28-29
    3.2.4 实现雷电潜势预报的程序  29-31
  3.3 预报结果试验  31-36
    3.3.1 试验资料样本  31
    3.3.2 试验方法  31-32
    3.3.3 试验结果  32-36
第四章四川省雷电预警技术应用研究与实现  36-56
  4.1 雷电预警方法应用研究  36-43
    4.1.1 雷电预警系统结构设计  37-38
    4.1.2 雷电预警因子来源及处理方法  38
    4.1.3 雷电短时临近预警时效、范围和频率  38
    4.1.4 雷电短时临近预警预报因子和预警方法  38-40
    4.1.5 雷电预警因子资料处理方法  40-42
    4.1.6 实现雷电短临预警的程序  42-43
  4.2 雷电预警试验  43-45
    4.2.1 试验技术方法  43-45
    4.2.2 雷电短临预警试验  45
  4.3 雷电短临预警产品  45-56
第五章雷电监测预报预警中GIS 应用技术研究  56-65
  5.1 雷电监测预报预警中GIS 应用技术研究  56-58
    5.1.1 雷电业务中ARC GIS 模块概述  56-58
    5.1.2 ARCGIS 开发平台ArcGIS Engine  58
  5.2 数据集建设  58-59
  5.3 数据库建设  59-60
  5.4 功能设计  60
  5.5 相关资料在GIS 平台上显示  60-64
    5.5.1 四川省雷电监测预报预警系统  60-61
    5.5.2 四川省闪电监测资料  61-62
    5.5.3 四川省闪电资料密度统计  62
    5.5.4 四川省雷电潜势预报产品  62-63
    5.5.5 四川省雷电预警产品  63-64
  5.6 系统维护  64-65
    5.6.1 系统维护  64
    5.6.2 出错处理  64-65
第六章结论  65-67
  6.1 本论文研究总结  65-66
    6.1.1 研究了雷电潜势预报应用技术与实现  65
    6.1.2 研究了雷电短临预警应用技术与实现  65-66
    6.1.3 研究了GIS 应用技术及相关资料在GIS 平台上的显示  66
  6.2 课题研究成果的先进性及意义  66-67
    6.2.1 课题研究成果的先进性  66
    6.2.2 课题研究成果的意义  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻硕期间取得的成果  71-72

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