基于閃電定位和雷達(dá)資料的邵陽地區(qū)雷電預(yù)報(bào)預(yù)警研究

周明薇 王道平 羅龍友 王少娟 郭斌

(1.湖南省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410118; 3.湖南省邵陽市氣象局，湖南 邵陽 422000)

引言

閃電是雷暴云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象，由其引起的雷電災(zāi)害每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)數(shù)億元，給社會(huì)帶來巨大的不良影響[1]。從雷暴云的起電機(jī)制[2]可以看出，閃電的形成與雷暴云的動(dòng)力及微物理參數(shù)有關(guān)[3]。雷達(dá)資料的時(shí)空分辨率較高，能夠提供表征雷暴云起電過程中動(dòng)力及微物理的回波特征參數(shù)，其中包括回波強(qiáng)度、回波頂高等多用于雷暴成因分析及閃電臨近預(yù)警研究[4-7]。Gremillion和Orville[8]分析了39個(gè)途經(jīng)美國(guó)肯尼迪航天中心的雷暴，發(fā)現(xiàn)對(duì)于夏季雷暴，最好的預(yù)警指標(biāo)是在-10 ℃層以上有兩個(gè)連續(xù)的體掃，其反射率都能達(dá)到40 dBz，使用這種方法的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為84%，虛警率為7%，平均預(yù)警時(shí)間為7.5 min。劉維成等[9]、李國(guó)梁等[10]通過分析雷達(dá)回波單體與雷電活動(dòng)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)40 dBz回波頂突破過-10 ℃層高度可以作為雷電預(yù)警閾值。Knupp和Goodman[11]在分析美國(guó)田納西流域的3個(gè)產(chǎn)生龍卷的超級(jí)單體時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中1個(gè)雷暴的地閃頻次與超過65 dBz的雷達(dá)反射率面積呈負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.74)。張燁方等[12]、楊仲江等[13]利用數(shù)學(xué)方法建立了外推雷達(dá)回波的雷電臨近預(yù)警模型。

由于局地強(qiáng)雷暴造成的閃電活動(dòng)因各地氣象要素及地形的差異而不同[14-15]，對(duì)于每個(gè)地區(qū)的災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)工作來說，預(yù)報(bào)員很難做出準(zhǔn)確的預(yù)警。邵陽地處湖南西南部，其雷電預(yù)警預(yù)報(bào)是基于懷化市的探空資料，預(yù)警準(zhǔn)確率較低。因此，本文利用多普勒雷達(dá)、閃電定位、探空等資料，對(duì)邵陽地區(qū)2018年夏季17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體的雷達(dá)參數(shù)進(jìn)行了分析，提出了基于溫度層結(jié)高度與雷達(dá)反射率因子進(jìn)行閃電預(yù)報(bào)的方法，以期提高閃電活動(dòng)的臨近預(yù)警時(shí)效性和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，為該地區(qū)的災(zāi)害天氣預(yù)警提供方法參考。

1 資料與方法

雷達(dá)基數(shù)據(jù)來源于邵陽市氣象局(27.207°N，111.447°E)2018年6—8月的CINRAD/SA雷達(dá)，有效探測(cè)半徑為230 km，體掃周期為5—6 min，文中所用到的單體資料均落在雷達(dá)有效探測(cè)的最大范圍內(nèi)。

為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在選取個(gè)例時(shí)，組合反射率因子≥35 dBz的回波確定為單體[9]，基于閃電定位儀的探測(cè)效率[16]，當(dāng)一個(gè)雷達(dá)體掃時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)3次以上的地閃視為一個(gè)雷暴單體，其余則為非雷暴單體。雷暴單體所屬類型在邵陽地區(qū)夏季普遍出現(xiàn)，主要包括孤立雷暴單體和多雷暴單體兩種類型。本文選取了2018年邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體，簡(jiǎn)要描述見表1。

表1 2018年夏季邵陽地區(qū)26個(gè)單體的個(gè)例說明Table 1 Description of 26 monomers in the summer of 2018 in Shaoyang

2 結(jié)果分析

2.1 邵陽地區(qū)閃電預(yù)報(bào)

2.1.1 回波強(qiáng)度

雷達(dá)回波頂高能夠指示雷暴云內(nèi)垂直氣流的強(qiáng)弱，其高度是雷暴云中能否發(fā)生強(qiáng)起電過程的先決條件之一。由于雷暴的起電過程又與溫度關(guān)系密切，因此，通過比較分析雷暴單體和非雷暴單體在30 dBz、35 dBz和40 dBz三種回波頂高與0 ℃、-10 ℃和-20 ℃三個(gè)溫度層的高度關(guān)系，從中尋找出差異最大的回波頂高作為一個(gè)區(qū)分兩種單體的預(yù)警指標(biāo)。

圖1為2018年夏季邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體30 dBz、35 dBz和40 dBz回波頂高超過0 ℃、-10 ℃和-20 ℃層所占的比例，其中雷暴單體的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為首次閃電發(fā)生前一個(gè)體掃周期，非雷暴單體的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為該單體開始時(shí)間的前一個(gè)體掃周期，溫度層結(jié)高度由當(dāng)日的探空資料給出。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，17個(gè)雷暴單體中30 dBz、35 dBz和40 dBz三種回波頂高均超過了0 ℃層結(jié)高度，高于-10 ℃層的雷暴單體占雷暴樣本總數(shù)的比例依次為100%、100%、94.12%，高于-20 ℃層的比例依次為94.12%、94.12%、88.24%；非雷暴單體中30 dBz、35 dBz和40 dBz三種回波頂高超過0 ℃層的比例依次為100%、100%、88.89%，超過-10 ℃層的比例依次為100%、66.67%、55.56%，超過-20 ℃層的比例依次為88.89%、66.67%、44.44%。由此可知，雷暴單體和非雷暴單體在40 dBz時(shí)超過0 ℃、-10 ℃和-20 ℃層結(jié)高度的比例差最大，分別為11.11%、38.56%、43.79%。

圖1 2018年邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體30 dBz、35 dBz和40 dBz回波頂高超過0 ℃層(a)、-10 ℃層(b)和-20 ℃層(c)百分比Fig.1 The percentages of 30 dBz,35 dBz and 40 dBz echo top more than 0 ℃ layer (a),-10 ℃ layer (b) and -20 ℃ layer (c) of 17 thunderstorm cells and 9 non-thunderstorm cells of Shaoyang area in 2018

2.1.2 40 dBz回波頂高

由上面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，當(dāng)回波強(qiáng)度為40 dBz時(shí)，兩種單體的回波頂高差別最大。接下來對(duì)26個(gè)單體在40 dBz回波強(qiáng)度處的回波頂高與當(dāng)日0 ℃、-10 ℃及-20 ℃層結(jié)高度進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為閃電出現(xiàn)時(shí)刻的前1 h和閃電出現(xiàn)時(shí)刻的前一個(gè)雷達(dá)體掃周期(表2)。當(dāng)統(tǒng)計(jì)時(shí)段為閃電出現(xiàn)時(shí)刻前1 h內(nèi)的所有雷達(dá)體掃周期(共11個(gè)體掃)時(shí)，在0 ℃層上，有16個(gè)雷暴單體(除1#外)40 dBz回波頂高超過了0 ℃層高，占雷暴總個(gè)例的94.12%；7個(gè)非雷暴單體(除22#和23#外)40 dBz回波頂高超過了0 ℃層高，占非雷暴總個(gè)例的77.78%；兩個(gè)百分比相差為16.34%。在-10 ℃上，有15個(gè)雷暴單體(除1#和13#外)40 dBz回波頂高超過了該層結(jié)高度，占雷暴總個(gè)例的88.24%；僅有3個(gè)非雷暴單體(21#、24#和26#)40 dBz回波頂高均超過了該層結(jié)高度，占非雷暴總個(gè)例的33.33%；兩個(gè)百分比相差為54.90%。在-20 ℃上，有7個(gè)雷暴單體(2#、3#、8#—12#、17#)40 dBz回波頂高超過了-20 ℃層高，占雷暴總個(gè)例的52.94%；僅有2個(gè)非雷暴單體(21#和24#)40 dBz回波頂高超過了-20 ℃層高，占非雷暴總個(gè)例的22.22%；兩個(gè)百分比相差為30.72%。

當(dāng)將統(tǒng)計(jì)時(shí)段縮短至閃電出現(xiàn)時(shí)刻的前一個(gè)雷達(dá)體掃周期時(shí)，有17個(gè)雷暴單體40 dBz回波頂高超過了0 ℃層結(jié)高度，占雷暴總單體的100%；有16個(gè)雷暴單體40 dBz回波頂高超過了-10 ℃層結(jié)高度，占雷暴總單體的94.12%；有15個(gè)雷暴單體40 dBz回波頂高超過了-20 ℃層結(jié)高度，占雷暴總單體的88.24%。40 dBz回波頂高超過了0 ℃層結(jié)高度的非雷暴單體有7個(gè)，占非雷暴總單體的77.78%；超過了-10 ℃層結(jié)高度的雷暴單體有5個(gè)，占非雷暴總單體的55.56%；超過了-20 ℃層結(jié)高度的雷暴單體有4個(gè)，占非雷暴總單體的44.44%。在0 ℃層上，40 dBz回波頂高超過了該層結(jié)高度的雷暴單體和非雷暴單體占相應(yīng)總單體的百分比差為22.22%；在-10 ℃層上，40 dBz回波頂高超過了該層結(jié)高度的雷暴單體和非雷暴單體占相應(yīng)總單體的百分比差為38.56%；在-20 ℃層上，40 dBz回波頂高超過了該層結(jié)高度的雷暴單體和非雷暴單體占相應(yīng)總單體的百分比差為43.79%。

表2 2018年夏季邵陽地區(qū)40 dBz回波頂高與溫度層結(jié)的統(tǒng)計(jì)Table 2 The statistics of 40 dBz echo height and temperature stratification of Shaoyang area in summer of 2018

綜上所述，當(dāng)統(tǒng)計(jì)時(shí)段為閃電發(fā)生前1 h內(nèi)的11個(gè)體掃周期，雷暴單體和非雷暴單體在-10 ℃層的百分比相差最大，與Vincent等[17]指出-10 ℃層的回波強(qiáng)度達(dá)到40 dBz可作為閃電發(fā)生的預(yù)測(cè)指標(biāo)的研究結(jié)果一致；當(dāng)統(tǒng)計(jì)時(shí)段為閃電發(fā)生前1個(gè)體掃周期，該百分比差最大值卻出現(xiàn)在-20 ℃層。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，-10 ℃溫度層是非感應(yīng)起電機(jī)制中冰晶和霰碰撞后攜帶不同極性電荷的翻轉(zhuǎn)溫度，因此這個(gè)溫度層高度在雷暴起電研究中被作為一個(gè)特征高度。但是通過對(duì)上面兩個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)段的討論，發(fā)現(xiàn)40 dBz回波頂高超過0 ℃、-10 ℃和-20 ℃三種層結(jié)高度的單體占相應(yīng)總單體數(shù)的百分比差最大值出現(xiàn)在不同的溫度層結(jié)(前1 h內(nèi)11個(gè)體掃周期出現(xiàn)在-10 ℃、前1個(gè)體掃周期出現(xiàn)在-20 ℃)。因此，僅用40 dBz回波頂高能否超過-10 ℃層結(jié)高度判別雷暴單體和非雷暴單體，該指標(biāo)的預(yù)警效果存在一定的局限性。

2.1.3 回波面積及其百分比

研究認(rèn)為[18-21]，閃電的發(fā)生與雷暴中的冰相粒子關(guān)系密切。Carey等[22]指出，0 ℃層以上的回波面積與雷暴中的冰相粒子有關(guān)，包含了粒子的反射率信息，其中，雷達(dá)反射率強(qiáng)度能夠反應(yīng)冰相粒子的大小與濃度，因此，可以用0 ℃層以上的反射率面積來表征雷暴中冰相粒子的大小與濃度。接下來討論反射率面積與閃電活動(dòng)發(fā)生的關(guān)系。

大氣環(huán)境溫度層結(jié)能影響雷暴云的云物理過程，影響雷暴云的起、放電，從而改變閃電活動(dòng)的強(qiáng)度[23]。一般來說，-15 ℃層以上超過30 dBz區(qū)域的粒子主要為冰晶、霰及冰雹等，超過50 dBz的主要是較大的冰相粒子[24]。以0 ℃、-10 ℃和-20 ℃三個(gè)溫度層為分界線，分別統(tǒng)計(jì)17個(gè)雷暴個(gè)例在三個(gè)溫度層上超過30 dBz、40 dBz和 50 dBz三種反射率的回波面積，計(jì)算回波面積與該面積范圍內(nèi)的地閃頻次的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表3。

表3 2018年邵陽地區(qū)雷暴樣本中不同回波面積與地閃頻數(shù)的相關(guān)系數(shù)Table 3 The correlation coefficients between different echo areas and CG lightning frequency in thunderstorm samples of Shaoyang area in 2018

從表3可知，S40與地閃頻次的相關(guān)性最好(0.86)，S30次之(0.84)，S50最差(0.25)。在S30中，三種溫度層結(jié)高度下，7#雷暴單體0 ℃層的回波面積與地閃頻次的相關(guān)系數(shù)最大(0.96)，5#雷暴單體-10 ℃層的相關(guān)系數(shù)最小(0.01)；在S40中，三種溫度層結(jié)高度下，12#雷暴單體-10 ℃層的相關(guān)系數(shù)最大(0.98)，3#雷暴單體的-10 ℃層的相關(guān)系數(shù)最小(0.03)；在S50中，三種溫度層結(jié)高度下，14#雷暴單體-20 ℃層的相關(guān)系數(shù)最大(0.93)，最小值-0.86為12#雷暴單體的-20 ℃層的相關(guān)系數(shù)，另有23個(gè)相關(guān)系數(shù)為負(fù)值的雷暴單體和3個(gè)不存在相關(guān)性的雷暴單體。

總體上說，-10 ℃層上超過40 dBz的回波面積S40t-10與地閃頻次的相關(guān)性最好，為0.89；其次是0 ℃層上超過30 dBz的回波面積S30t0與地閃頻次的相關(guān)性為0.88；-20 ℃層上超過50 dBz的回波面積S50t-10與地閃頻次的相關(guān)性最差，僅為0.12。

對(duì)S30、S40和S50中相關(guān)系數(shù)最大的項(xiàng)(S30t0、S40t-10和S50t0)進(jìn)行擬合分析，尋找出回波面積S(單位為km2)和地閃頻次F(單位為次/6 min)之間的相關(guān)性(表4)。由表4可知，在線性擬合和對(duì)數(shù)擬合兩種相關(guān)性分析中，三個(gè)回波面積與地閃頻次之間的擬合關(guān)系都比較好，均通過了F0.005顯著性檢驗(yàn)，且對(duì)數(shù)擬合的相關(guān)系數(shù)均大于線性擬合的相關(guān)系數(shù)。其中，S40t-10的擬合優(yōu)度最大，分別為0.82(線性擬合)、0.81(對(duì)數(shù)擬合)，S50t0的擬合優(yōu)度最小，僅為0.11(線性擬合)、0.10(對(duì)數(shù)擬合)。

表4 2018年邵陽地區(qū)雷暴樣本中回波面積與地閃頻數(shù)相關(guān)系數(shù)最大項(xiàng)的擬合結(jié)果Table 4 The fitting results of the largest correlation between echo area and CG lightning frequency in thunderstorm samples of Shaoyang area in 2018

從以上分析可以看出，雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱與回波面積之間存在較好的相關(guān)性。當(dāng)?shù)亻W頻次為0時(shí)，由線性擬合和對(duì)數(shù)擬合得出擬合優(yōu)度最高的S40t-10的區(qū)間范圍為[175.41，211.61](單位為km2)，取判別閾值為175.41 km2。閃電發(fā)生前的1個(gè)雷達(dá)體掃周期內(nèi)(T1)，有9個(gè)時(shí)刻的回波面積小于該閾值，閃電發(fā)生時(shí)所處的雷達(dá)體掃周期內(nèi)(T2)同樣也有9個(gè)時(shí)刻的回波面積小于該閾值。因此，僅用回波面積進(jìn)行閃電預(yù)警會(huì)出現(xiàn)漏報(bào)(為52.94%)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是，在雷暴初始發(fā)展階段的上升氣流比較弱，使得冰相粒子還未被大量輸送至高層，同時(shí)該時(shí)期內(nèi)雷暴單體的面積也較小，從而導(dǎo)致在T2內(nèi)被探測(cè)到的回波面積不大，但是該面積所占的單體總面積的值并不小。接下來，對(duì)-10 ℃層以上超過40 dBz的回波面積占該時(shí)刻單體總面積的百分比(P)進(jìn)行分析，其中單體的總面積定義為2 km以上回波強(qiáng)度超過18 dBz的面積。

因此，下面選取擬合優(yōu)度最高的-10 ℃層以上超過40 dBz的回波面積分單體類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，雷暴單體的統(tǒng)計(jì)時(shí)段有兩個(gè)，分別是T1和T2，非雷暴單體的統(tǒng)計(jì)時(shí)段同樣是兩個(gè)，分別為單體起始時(shí)間前1個(gè)雷達(dá)體掃周期(T′1)和起始時(shí)間所處的雷達(dá)體掃周期(T′2)。統(tǒng)計(jì)情況見表5。

表5 2018年邵陽地區(qū)26個(gè)單體-10 ℃層以上超過40 dBz的面積占單體總面積的百分比(P)統(tǒng)計(jì)Table 5 The percentage of the area exceeding 40 dBz above the -10 ℃ layer among 26 monomers of Shaoyang in 2018

從表5發(fā)現(xiàn)，所有單體P值的變化比較平穩(wěn)，其中雷暴單體在T1和T2兩個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)段的百分比基本>1%，非雷暴單體在T′1和T′2兩個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)段的百分比基本<1%，取P為1%作為雷暴單體和非雷暴單體的判別閾值，則雷暴單體在T1時(shí)段，有5個(gè)P值小于1%，被誤判為非雷暴單體，雖然誤報(bào)率約為29.4%，但漏報(bào)率卻減少了近23.5%。

2.1.4 閃電預(yù)警步驟

前面分析了40 dBz 回波頂高和-10 ℃層以上超過40 dBz的回波面積及其所占單體總面積的百分比作為預(yù)警指標(biāo)對(duì)雷暴單體和非雷暴單體進(jìn)行判別，下面將結(jié)合上述指標(biāo)提出閃電發(fā)生的預(yù)警步驟。

首先，計(jì)算單體40 dBz回波頂高(ET40)，與該時(shí)刻0 ℃層高(H0)相比，若ET40>H0，則該單體有可能發(fā)展為雷暴單體；然后與該時(shí)刻-10 ℃層高(H10)相比，若ET40>H0，再比較-10 ℃層上超過 40 dBz的回波面積(S40t-10)與判別閾值175.41 km2兩者的大??；若S40t-10>175.41 km2，接著計(jì)算S40t-10與該時(shí)刻單體總面積的比值P；若P>1%，則說明閃電可能會(huì)在該時(shí)刻后的1個(gè)雷達(dá)體掃周期內(nèi)出現(xiàn)。具體預(yù)警流程見圖2。

圖2 邵陽地區(qū)夏季閃電預(yù)警流程Fig.2 The flow chart of summer initial CG lightning warning in Shaoyang

2.2 邵陽地區(qū)雷電預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

選取發(fā)生在2018年夏季邵陽地區(qū)幾次天氣過程中的12個(gè)單體進(jìn)行預(yù)報(bào)因子的檢驗(yàn)(與上一節(jié)的單體不同)，其中6個(gè)為雷暴單體、6個(gè)為非雷暴單體。

表7統(tǒng)計(jì)了2018年邵陽地區(qū)12個(gè)單體溫度層高、40 dBz回波頂高、-10 ℃層高超過40 dBz的回波面積及其占單體總面積的比例，統(tǒng)計(jì)時(shí)段為單體起始時(shí)間前1個(gè)體掃周期。

表6 2018年邵陽地區(qū)12個(gè)檢驗(yàn)個(gè)例的情況Table 6 12 test cases in Shaoyang in the summer of 2018

表7 2018年邵陽地區(qū)夏季12個(gè)檢驗(yàn)個(gè)例的統(tǒng)計(jì)Table 7 The statistical results of 12 cases in the summer of 2018 in Shaoyang

根據(jù)預(yù)警步驟，12個(gè)單體40 dBz回波頂高均超過0 ℃層高；除了10#單體外，其他11個(gè)單體40 dBz回波頂高均超過-10 ℃層高；接下來比較11個(gè)單體S40t-10與回波面積判別閾值175.41 km2的大小，發(fā)現(xiàn)3#—6#單體和12#單體的S40t-10>175.41 km2，滿足進(jìn)行下一步判斷的條件；最后通過P與1%的對(duì)比得出1#、2#、7#—11#單體判斷為非雷暴單體，3#—6#及12#單體判斷為雷暴單體。將該結(jié)果與實(shí)況相比，發(fā)現(xiàn)1#和2#單體實(shí)為雷暴單體，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為66.7%，誤報(bào)率為33.3%；12#單體實(shí)為非雷暴單體，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為83.3%，誤報(bào)率為16.7%。造成預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際情況不相符的原因可能有：(1)早晚兩次探空資料獲得的溫度層高與單體發(fā)展時(shí)實(shí)際云內(nèi)溫度之間存在著很大的差異；(2)雷達(dá)進(jìn)行體掃時(shí)，由于角度的限制，并不能反映出完整的云內(nèi)活動(dòng)情況；(3)對(duì)雷達(dá)資料進(jìn)行插值時(shí)可能出現(xiàn)一些非真實(shí)的回波。以上這些因素都有可能致使預(yù)警出現(xiàn)錯(cuò)誤。

3 結(jié)論與討論

(1)分別比較2018年夏季邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體30 dBz、35 dBz和40 dBz回波頂高超過0 ℃、-10 ℃和-20 ℃的比例，發(fā)現(xiàn)雷暴單體與非雷暴單體在40 dBz的百分比差值最大。

(2)對(duì)2018年夏季邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體40 dBz回波頂高與-10 ℃層高進(jìn)行比較，雷暴單體40 dBz回波頂高基本都突破了-10 ℃層，非雷暴單體40 dBz回波頂高基本都低于-10 ℃層。

(3)通過計(jì)算2018年夏季邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體中0 ℃、-10 ℃和-20 ℃三個(gè)溫度層以上超過30 dBz、40 dBz和50 dBz的回波面積(S30、S40、S50)與地閃頻次的相關(guān)系數(shù)，-10 ℃層上超過40 dBz的回波面積S40t-10與地閃頻次的相關(guān)性最好，-20 ℃層上超過50 dBz的回波面積S50t-10與地閃頻次的相關(guān)性最差。對(duì)S30、S40、S50中相關(guān)系數(shù)最高的項(xiàng)(S30t0、S40t-10、S50t0)分別進(jìn)行線性擬合和對(duì)數(shù)擬合，發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)擬合的擬合優(yōu)度優(yōu)于線性擬合的擬合優(yōu)度，其中S40t-10的擬合性最好，該面積落在175.41 km2和211.61 km2之間，可取S為175.41 km2作為判別雷暴單體和非雷暴單體的面積閾值。

(4)對(duì)2018年夏季邵陽地區(qū)17個(gè)雷暴單體和9個(gè)非雷暴單體-10 ℃以上超過40 dBz的回波面積與單體總面積進(jìn)行百分比分析，發(fā)現(xiàn)雷暴單體和非雷暴單體的百分比基本落在1%兩側(cè)，即可將1%作為兩種單體的一個(gè)判別指標(biāo)閾值。

(5)對(duì)邵陽地區(qū)閃電發(fā)生時(shí)段進(jìn)行預(yù)警的方案可歸納為：①比較單體40 dBz回波頂高與0 ℃層結(jié)高度，如果40 dBz回波頂高能夠突破0 ℃層高，則表明單體很有可能發(fā)展成為雷暴，否則可認(rèn)為該單體為非雷暴單體。②對(duì)很有可能發(fā)展成為雷暴的單體，比較40 dBz回波頂高與-10 ℃層結(jié)高度，如果單體的40 dBz回波頂高在某次雷達(dá)體掃周期突破了-10 ℃層高，則可以判斷該單體將會(huì)發(fā)展成為雷暴。③計(jì)算可能發(fā)展為雷暴單體的S40t-10，并與面積閾值175.41 km2進(jìn)行比較。④若S40t-10>175.41 km2，求40 dBz的回波面積與單體總面積的百分比，并與1%對(duì)比，如果該百分比大于1%，則可以預(yù)報(bào)在該時(shí)刻后的1個(gè)雷達(dá)體掃周期內(nèi)將出現(xiàn)閃電。