CN114355060A

CN114355060A - 基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法

Info

Publication number: CN114355060A
Application number: CN202210042464.3A
Authority: CN
Inventors: 朱彪; 应达; 林彬彬; 曾金全; 李丹
Original assignee: Fujian Institute Of Meteorological Sciences
Current assignee: Fujian Institute Of Meteorological Sciences
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本发明公开了一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，结合闪电活动从聚性的特征，在传统雷电预警效果评估方法只对评估区域内有无闪电发生的基础上，通过闪电数据的质控，结合评估区域内的闪电频次，增加雷电预警规避率评估指标，本发明公开的雷电预警综合效果评估方法更能客观评估雷电预警产品，从而更好地开展雷电预警服务，提升雷电灾害防御能力。

Description

基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法

技术领域

本发明涉及雷电预警技术领域，更具体的说是涉及基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法。

背景技术

雷电是发生于大气中的一种瞬态大电流、高电压、强电磁辐射的天气现象，常常引起重大的灾害事故，雷电灾害是联合国国际减灾委员会公布的“最严重的十种自然灾害之一”，国际电工委员会称为“雷电是电子时代的一大公害”。近年来，随着闪电监测技术的发展，基于多源资料开展雷电临近预警工作对于减少雷电灾害损失成为了热门方向，综合卫星、雷达、闪电定位、大气电场等监测资料，通过区域识别、跟踪和外推等算法，自动生成雷电发生概率、雷电活动区域移动趋势等雷电临近预警产品，提高雷电监测准确性和预警预报服务的水平，对保障社会经济的发展有重要意义。

但是，现有雷电临近预警效果评估方法主要基于观测和预报有无闪电的角度来进行雷电预警效果评估，雷暴是发展旺盛的强对流现象，雷电活动在时间和空间上具有丛聚性的特征，雷电往往集中在某一时间段和地点发生，采用有和无的评估，从雷电灾害防御的角度存在一定的缺陷。目前，基于雷达、闪电、大气电场等资料的雷电临近预警产品一般为6、10或者15分钟更新一次，一天的评估频次高达几百次，现有闪电监测系统对强雷电天气预警效果较差，难免会有少量的误测闪电和定位误差，会对雷电预警的准确度造成一定的干扰，对实际的雷电预警效果评估产生不利的影响。

因此，如何客观的体现雷电预警效果评估从而实现对雷电预警的准确评估是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，在现有方法的基础上，提出采用闪电总频次的拦截效率来评估雷电预警效果，有助于更加客观来体现雷电预警效果评估。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，包括以下步骤：

S1、统计气象区域内一定时间段内的雷电监测数据，并将雷电监测数据保存于数据库中；

S2、利用评估因子对数据库中的雷电监测数据进行评估，所述评估因子包括雷电预警命中率、雷电预警空报率、雷电预警TS评分以及雷电预警规避率。

优选的，步骤S2中利用雷电预警规避率对数据库中的雷电监测数据进行评估，具体包括：

S21、遍历查询数据库中存储的某规定时段内的雷电监测数据；

S22、获取第一个起报时间下，规定时间间隔内的闪电产生次数及雷电预警等级，并确定雷电预警阈值；

S23、迭代更新规定时段下的雷电规避次数和雷电未规避次数，所述雷电规避次数为雷电预警等级大于等于雷电预警阈值的闪电次数，所述雷电未规避次数为雷电预警等级小于雷电预警阈值时的闪电次数；

S24、根据迭代更新后的雷电规避次数和雷电未规避次数，计算气象区域该规定时段内的雷电预警规避率，利用雷电预警规避率对雷电监测数据进行评估。

优选的，所述规定时段总时长为30min。

优选的，步骤S22中所述规定时间间隔为6min。

优选的，步骤S22中所述雷电预警等级从低到高依次包括雷电蓝色预警、雷电黄色预警、雷电橙色预警以及雷电红色预警，所述雷电预警阈值为雷电橙色预警。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，具有以下有益效果：

(1)综合性考虑雷电预警次数和闪电频次，规避了闪电定位资料的误差和误差导致对雷电预警产品影响。

(2)增加了雷电预警规避率评估，可以更加客观体现雷电临近预警产品的有效性，评估因子包括POD：气象区域在某时段内雷电预警的命中率；FAR：气象区域在某时段内雷电预警的空报率；TS：气象区域在某时段内雷电预警的TS评分；ER：气象区域在某时段内雷电预警规避率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的利用POD/FAR/TS进行雷电预警评估流程示意图；

图2为本发明提供的利用雷电预警规避率进行雷电预警评估评估流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现阶段，雷电临近预警等级划分为四个级别，从低到高依次设为蓝色、黄色、橙色和红色。在本实例中选取橙色为评估的阈值，预警时长为0～30分钟，选取其他级别和时长的雷电预警产品可参照此方法。

本发明是在传统雷电预警评估方法的基础上，增加雷电预警规避率评估，形成一种雷电预警综合效果评估方法，既考虑了目标区域内有无发生闪电(传统方法)，又考虑了目标区域内发生闪电的频次(雷电预警规避率)。充分结合了雷电活动从聚性的特点，降低了雷电监测数据(少量的误测和定位误差)对雷电预警产品的影响，更加客观体现雷电预警效果。

本发明实施例公开了一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，在传统雷电预警评估(POD/FAR/TS)的基础上增加了雷电预警规避率评估，可以更加客观体现雷电临近预警产品的有效性，包括以下步骤：

S1、统计A重点气象区域内一定时间段内的雷电监测数据，并将雷电监测数据保存于数据库中；

S2、利用评估因子对数据库中的雷电监测数据进行评估，所述评估因子包括雷电预警命中率(POD)、雷电预警空报率(FAR)、雷电预警TS评分以及雷电预警规避率(ER)。

具体的，如图1所示，步骤S2中利用雷电预警命中率(POD)、雷电预警空报率(FAR)、雷电预警TS评分对数据库中的雷电监测数据进行评估，可以采用如下步骤：

a1：从数据库中遍历某一个时段下，A重点气象区域不同起报时间的雷电监测数据。

a2：判断第一个起报时间下预测未来30分钟，A重点区域15分钟地闪的发生个数(筛选后)n以及预警级别p，设定A重点区域评估阈值级别为橙色预警。

a3：进一步判定预警级别大于等于橙色阈值时，15分钟地闪发生个数n，如果n大于0，表示15分钟内有闪电发生，判定准确预报次数+1；如果n<0，表示15分钟内没有闪电发生，判定空报次数+1。

判定预警级别小于橙色级别阈值时，如果n大于0，判定漏报次数+1。

a4：计算完此次评估检验的情况后，判定是否计算完，如果不是，那么重新进入步骤a2。如果计算完了，那么计算A重点气象区域在某时段内雷电预警的命中率POD、空报率FAR、TS评分

POD＝(Nc)/(Nc+Nm)*100％

FAR＝(Nf)/(Nf+Nc)*100％

TS＝(Nc)/(Nm+Nc+Nf)*100％

Nc：某重点区域在某时段内雷电预警的准确预报的次数

Nm：某重点区域在某时段内雷电预警的漏报的次数

Nf：某重点区域在某时段内雷电预警的空报的次数

POD：某重点区域在某时段内雷电预警的命中率

FAR：某重点区域在某时段内雷电预警的空报率

TS：某重点区域在某时段内雷电预警的TS评分

利用雷电预警命中率(POD)、雷电预警空报率(FAR)、雷电预警TS评分对数据库中的雷电监测数据进行评估，只需要判断该时段内闪电有没有发生，无需关注闪电发生的具体个数和频率。

如图2所示，本发明在上述利用雷电预警命中率(POD)、雷电预警空报率(FAR)、雷电预警TS评分对雷电预警进行评估的基础上，增加了雷电预警规避率评估，雷电预警规避率评估具体包括以下步骤：

b1：从数据库中遍历某30min时段内，储存的A重点气象区域不同起报时间的雷电监测数据。

b2：得到第一个起报时间下，A重点气象区域6分钟时间间隔内地闪的发生个数n以及预警等级p，并确定雷电预警阈值。

作为优选，本实施例采用雷电橙色预警作为雷电预警阈值，其他雷电预警级别作为级别阈值的方法与本实施例所述方法采用相同的原理。

起报时间是指雷电预警产品，如雷电橙色预警生成的时间，比如8:00设定为起报时间，雷电橙色预警按照6分钟更新一次的频率进行更新，则8:06、8:12……均为起报时间。

b3：将监测到的某时段内雷电预警等级大于等于雷电预警阈值时的闪电次数定义为雷电规避次数ERC，迭代更新A重点区域30min时间段内的雷电规避次数：

ERC＝ERC+n₁，n₁表示某6分钟时间间隔内雷电预警等级大于等于雷电橙色预警时的次数。

相同的，将监测到的某时段内雷电预警等级小于雷电预警阈值时的闪电次数定义为雷电未规避次数ERNC，同样对A重点区域30min时间段内的雷电规避次数进行迭代更新：ERNC＝ERNC+n₂，n₂表示某6分钟时间间隔内雷电预警等级小于雷电橙色预警时的次数。

ERC和ERNC随着雷电预警产品的更新频率而迭代更新，具体来说取决于雷电预警等级的判定，如果A重点区域内的雷电预警等级超过了(大于等于)雷电预警阈值，雷电规避次数ERC才会不断增加，如果A重点区域内的雷电预警等级未超过雷电预警阈值，雷电未规避次数ERNC才会增加。

b4:计算完此次评估检验的情况后，判定是否计算完，如果不是，那么重新进入步骤b2，如果计算完了，那么根据最终更新后的雷电规避次数和雷电未规避次数计算A重点区域在某时段内雷电预警的规避率ER：

ER＝(ERC)/(ERC+ERNC)*100％

在本实施例中闪电数据可以通过布设在户外的闪电定位仪获取，闪电频次的获取是通过预警级别与阈值判定后计算得到的，最后对一定时间段内的闪电频次做累加，有效预警期间，雷电规避次数占比越高，说明预警效果越好。根据本发明方法所得到的预警评估结果对未来时段内雷电进行预警，能够在现有技术基础上有效提高雷电预警的准确率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，其特征在于，步骤S2中利用雷电预警规避率对数据库中的雷电监测数据进行评估，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，其特征在于，所述规定时段总时长为30min。

4.根据权利要求2所述的基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，其特征在于，步骤S22中所述规定时间间隔为6min。

5.根据权利要求2所述的基于闪电监测数据的雷电预警效果综合评估方法，其特征在于，步骤S22中所述雷电预警等级从低到高依次包括雷电蓝色预警、雷电黄色预警、雷电橙色预警以及雷电红色预警，所述雷电预警阈值为雷电橙色预警。