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西藏那曲三维全闪监测预警系统初步建设和结果

全闪；三维定位；雷电临近预警；高原

雷电探测技术及其应用 > 雷电探测技术

        青藏高原拥有独特的雷暴和闪电活动，那曲是高原腹地雷暴和闪电活动的中心，在虫草采挖季节，雷击常造成人员伤亡。中国气象科学研究院和那曲市气象局开展合作，以前者科研成果为基础，研发和建设了结合科研和业务双重应用目的那曲三维全闪监测系统（NQ-TLMS: NaQu Total Lightning Monitoring System）和那曲雷电临近预警系统（NQ-LNWS：NaQu Lightning Nowcasting Warning System）。

       NQ-TLMS基于科研人员对雷电放电过程信号特征的深刻理解，设计了高灵敏度的闪电传感器，通过软硬件结合的波形控制大大提高了传感器对环境噪声的免疫能力，使系统专注于闪电通道放电过程中30k-500kHz脉冲信号的高效捕获。通过开发专门的波形采集和脉冲信号提取算法，实现了低触发阈值条件下有效闪电信号的无遗漏捕获，确保了NQ-TLMS的高探测效率。以优化的时间到达差算法，实现闪电脉冲放电事件的快速高精度定位，支持业务实时查看。NQ-TLMS配套了适应高丰富度辐射源定位结果的专用归闪算法，能准确给出闪电频次、类型、空间密度等信息。

        NQ-TLMS的定位数据很大程度上改变了传统闪电数据的分析和应用方法。它不同于以往闪电定位数据多为空间有限数量离散点的情况，丰富的辐射源定位数据实现了在三维连续空间上指示闪电活动的区域（即放电区域），将闪电与雷暴结构的对应由传统的点（闪电离散点）和体（三维雷暴体）的对应升级到了体（三维闪电活动区）和体（三维雷暴体）的对应，不仅更真实地给出闪电活动位置、范围、强度等信息，而且能清晰指示雷暴对流的位置和强度。正在进行的分析中，NQ-TLMS数据已经初步揭示了以那曲为代表的高原地区雷暴总闪活动特征、电荷结构特征、乃至单次闪电的放电过程、通道形态等特征。

        NQ-LNWS以前期科研工作对高原雷暴过程的认识为基础，融合应用雷达和闪电观测数据对高原雷暴中闪电的初生和发生概率进行预警。应用和分析发现，NQ-TLMS三维总闪数据的引入显著提高了NQ-LNWS的雷电预警成功率和TS评分。2023年，该系统在那曲市气象局试应用，提供了高质量的雷电概率预报产品。NQ-TLMS和NQ-LNWS的结合形成了高原首个三维全闪监测预警系统。