收稿日期：２０１７－０５－１２；改回日期：２０１７－０９－２５ 基金项目：国家重点研发计划（２０１７ＹＦＣ１５０１９０４）、中国气象局华南区域气象中心科技攻关项目（ＧＲＭＣ２０１５Ｍ０５）和深圳市科技计划项目
（ＺＤＳＹＳ２０１４０７１５１５３９５７０３０）共同资助 作者简介：曾庆锋（１９８４— ），男，广西梧州人，博士，主要从事气象探测及数据应用研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｅｎｇｑｉｎｇ０４１９＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。
第 ３６卷 第 ５期 ２０１８年 １０月
干 旱 气 象
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ，２０１８
曾庆锋，力 梅，兰红平，等．闪电定位数据替代 雷 暴 日 人 工 观 测 初 探 ［Ｊ］．干 旱 气 象，２０１８，３６（５）：８１３－８１９，［ＺＥＮＧ Ｑｉｎｇｆｅｎｇ，ＬＩＭｅｉ，ＬＡＮ Ｈｏｎｇｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆＴｈｕｎｄｅｒｓｔｏｒｍＤａｙｓｏｆＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｗｉｔｈＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰｏｓｉｔｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＤａｔａ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１８，３６（５）：８１３－８１９］，ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１８）－０５－０８１３

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干 旱 气 象
３６卷
工观测雷暴 日 有 可 比 性。 钟 颖 颖 等 ［１０］对 比 分 析 江 苏省气象局闪电定位系统和地面观测站的雷暴数 据，得出两种数据的一致性较好，并借助雷达数据判 别分析了闪电定位系统的漏测率和误测率。王学良 等［１］根据 ７、８ｋｍ半径区域内监测的年雷暴日数、年 平均地闪密度资料，分别采用直接替代法、地闪密度 法和二元法计算年雷暴日数，发现二元法的一致性 效果最好。余 海 军 等 ［１１］对 闪 电 定 位 数 据 与 人 工 雷 暴日的差异性进行分析，发现闪电定位系统监测的 雷暴日在不同面积区域相差很大，在半径为 ７ｋｍ区 域内的雷暴日数接近人工观测雷暴日数。然而，大 多数研究侧重对人工观测雷暴日与闪电定位数据之 间的差异性及原因分析，而对仪器观测数据如何替 代雷暴日人工观测的研究较少。鉴于此，本文以深 圳为例，基于闪电定位、雷暴日及天气雷达等数据， 从闪电定位数据的可靠性、基于最小二乘法的闪电 定位与人工观测雷暴日之间最优匹配以及天气学 （环流形势、天 气 系 统 等 ）方 面，探 讨 如 何 使 用 闪 电 定位数据替代雷暴日的人工观测。
闪电定位数据替代雷暴日人工观测初探
曾 庆 锋１，２，力 梅１，兰 红 平３，江 肶１，罗 红 艳１，徐 栋 璞３
（１．广东省深圳市国家气候观象台，广东 深圳 ５１８０４０； ２．广东省深圳南方强天气研究重点实验室，广东 深圳 ５１８０４０；
３．广东省深圳市气象局，广东 深圳 ５１８０４０）
摘 要：以深圳市为例，对近 １０ａ闪电定位、人工观测雷暴日、天气雷达及探空资料进行分析，探讨闪 电定位数据替代雷暴日人工观测的合理性和可行性。结果表明：（１）闪电定位数据与雷达回波具有 较好的一致性，可用于替代雷暴日的人工观测。（２）基于最小二乘法，得到闪电定位数据与人工观测 雷暴日最优匹配的半径范围为 ９．２４ｋｍ，在该半径范围内，闪电定位得到的雷电日与人工观测雷暴日 的年平均误差 ２．８ｄ，平均误差率 ４．３％。通过雷暴日和闪电定位数据之间的比例关系分析，发现两 种观测数据的一致性较好。（３）雷暴日和雷电日的环流形势和天气系统基本相同，两种天气条件下 温、湿廓线的相关系数均为 ０．９９，且具有基本一致的环境物理条件。人工观测雷暴日和基于闪电定 位得到的雷电日随闪电定位取值半径的变化特征及其二者关系的分析表明，闪电定位数据替代人工 观测雷暴日的方法和结果具有较好的合理性。 关键词：雷暴日；闪电定位系统；人工观测；最小二乘法 文章编号：１００６－７６３９（２０１８）０５－０８１３－０７ ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１８）－０５－０８１３ 中图分类号：Ｐ４１ 文献标志码：Ａ
随着对雷电活动现象研究的深入以及遥感、遥
测技术的发展，雷电探测特别是对地闪监测和定位 方面实现了突破。我国气象部门于 ２００４年开始建 立国家雷电监测定位网，可实时监测雷电的发生、发 展及消亡的全过程，并能准确测量闪击发生的时间、 位置、极性 及 电 流 强 度 等 重 要 参 数［６］，是 替 代 人 工 观测雷暴日的重要观测手段。然而，闪电定位探测 资料是否能够替代人工观测的雷暴日？为此，展开 了两种资料的差异、原因及关系等分析。早期，郄秀 书等［７］利用 ３站地闪定位仪，对闪电定位数据替代 人工观测雷暴日的可行性问题进行了探讨。近年 来，随着闪电定位系统在全国布网并投入业务运行， 更多学者对不同地区的雷暴日和闪电定位资料的关 系进行探讨。刘园园等［５］、胡新华［８］研究了闪电定 位数据与雷暴日资料之间的差异及原因，发现闪电 定位的雷电日数普遍高于人工观测记录，但两者的 分布趋势 大 体 相 同。 尹 丽 云 等［９］提 出 了 基 于 网 格 统计雷暴日的方法，认为该方法得到的统计值与人
引 言
雷暴日是反映当地雷电活动频繁程度及其强度 等的物理参数。雷暴日资料来源于人工观测，其观 测结果容易受气象站点环境、观测人员听力差异及 背景噪音等因素影响，而不受电磁环境干扰。雷暴 日数作为描述雷电活动的唯一长期记录，在防雷工 程设计、雷击风险评估、防雷图纸审核和雷电防护等 级划分等工程设计、气象业务和雷电科学研究中始 终是一个重要参数指标［１－３］。随着气象观测现代化 程度越来越高，气象观测系统正在逐步取代常规人 工观测的器测项目［４－５］。我国于 ２０１３年取消了人 工观测雷暴日业务。由于雷暴日是代表某区域雷电 历史气候状况的珍贵参数，需寻求能够替代的其他 观测手段以延续数据。因此，仪器观测替代雷暴日 人工观测的研究更显迫切。