基于雷电定位系统的雷电日划定技术规则编制说明.docx

气象行业标准基于雷电定位系统的雷电日划定技术规则编制说明一、工作简况1.任务来，2023年12月22日，中国气象局政策法规司下发了中国气孰局政蔽法娩司关于下达2021年气象行业标准制修订及标准预研究项目计划的通知，(气法函202350号)，将标准£基于缶电定位系统的雷电日划定技术规则列入2024年气象行业标准制修订计划，计划项目娟号为B2024039.由全国雨电灾害防御行业标准化技术委员会提出并归口.2制定背景缶暴日是现有喧一具需长时间序列观测记录的基础数据，常枭用雷暴日表征某一地区的雷电活动情况,在反映雷电活动规律、研究所电气候特征变化中起到了重要作用同时在甯击风险评估、风险区划、雷电防妒工程设计、甯电防护袋置检测、科学研窕等多项防雷减灾工作中应用广泛，短时间内不可能被替代。比如£建筑物防雷设计规范(GB50057-2010)根据缶基日计算并划分隹筑物防雷类别：£建筑物电子信息系统防俗技术规范(GB50343-2012)使用常暴日来我征地区留区等级和确定电子信息系统播电防护等级：雷电防护第2部分：风险管理(GB/T21第4.2-201.5)使用理暴日迸行魏策物宙击风险评估:t年电灾害风险评估技术规范？(QX/T85-2018)使用雷法日进行区域缶电灾杏风险评估。但自2013年地面气象观测业务调整后.取消了雷嶷日的人工观测,给防雷减灾工作借来诸多不便.而自2003年以来.全国各省气思部门均建设了雷电定位系统，枳累了大斌的探测资料，为施于雷电定位系统划定雷暴I提供了基础条件。因此为了满足防雷减灾工作的迫切箭耍，延续雷暴日观测记录，基于田电定位系统开展科学、规范、合理的雷电日划分具有很强的现实需求.3.起草过程(1)立项阶段第一起草地位基于工作需求根据气象行业标准立项的要求提交了行业标准项目建议书,组建了起窄俎。本文件的笫一起草单位为江西省气候中心,现有在职在编人员49名，其中正而级工程师4名，高级工程师19人，从事缶电防御业务多年,已在人工观测缶暴日数.闪电定位数据已经做了相关的研究分析,具有一定工作的基础.本标准的划分方法已经在江西省雷电监测公报、雷电灾害风险评估等服务产品中得以应用,积累了丰富的应用羟验.可以为本标准的顺利开展提供技术保障。起草组团队人员限置合理，技术层次较诲，拥有正研级蒲工2人，团队成员辔与了10多项技术标准编写，具有标准编制丰富经脸。2023年5月,按照中国气飘局政策法规向统一部*,起草组参加了南电灾害防御标准化技术委员会组织开开的视痂立项评审会，进行了标准立项答州.2023年12月，标准基于雷电定位系统的雷电口划定技术规则被列入2O2J年气象行业标准制修订项目.（2）初稿撰写D2024年1月，起草组召开了第一次会议，讨论制定编制方案，进行了人员分工，制定了编写进度计划.2）2024年2月，起草组查阅大Ia有关雷电日、雷暴日计算的文献,并召开了第二次会议，初步询定了标准技术路战、站构内容等,3）2024年3月，起草纲完成工作姐讨论槁3,召开了第三次起草组会议，对工作组讨论稿3进行讨论修改,形成征求意见稿¥（初稿）42024年4月，起草组向省内大气科学、雷电防妒、大气探测、数据信恩专业方向等15名专家征集指导懑见，主要意见有；-修改Hi电日定义,明确以“即离气象观测站一定范围内监测到1次及以.地闪记为1个雷电日”.以保持与雷霆日定义一致.一一计算雷电11时，用观测站周边阴形区域代特网格区域，一一增加均一性性检脸标准及方法.一一相关的公式、符号符合标准化.一一编制说明中增加雷电日计匏及桧除计算过程.5）2024年5月，起点组根据省内专家的意更进行了修改，形成学征求急见稿X（第：稿，的作单位本标准协作总位有江西省气象数据中心、江西省杭州市气象局、江西省政天科创有限公司,在气象数据处Fi!和检脸、雷电灾杏防御等方面具有丰富的工作和研究经验。5.标准工作组成员及其所做的工作本文件主要起草人：李玉塔高雅隽周洁晨余建华胡佳军强裕君刘海兵夏臂王荣珠邓佳蜂黄小红段和平陈力分工如下：李玉塔：标准主要起草人,殂织人员开展标准编耳工作，负责标准起草、统稿，协调内外部等工作。而雅翁周沽展胡隹军夏雪：负贡制定标准起点方案，编写标准内容，开展技术验证。余建华、强裕百：参与标准制定并负贡指导标准制定和技术性内容审核把关。刘海兵王紫珠邓佳蜂：负表相关文件、标准和资料的收集、处理.参与标准嫔写.黄小红段和平陈力：参与标准编制和标准修改工作.二、标准JKJM主要内容及其确定依据1 .标准制的原则(1科学性原则本标准在编制过程中,查阅了大量国际国内文献.吸纳前人研究成果和多名国内知名专家意见，结合江西省的应用经验.以保障标准娟制的科学性.(2)规范性原则按照GB/T1.1-2020W标准化工作导则第I部分：标准化文件的结构和起草规则3的堤定起点，符合标准化文件的结构、起草原则和去述规则、编择格式。(3)可操作性起草组起草过程中心,吸纳气象观测、气象数据处理等专家意见,在技术方法上力求简明、易惬、便于使用，实操性强，普适性覆,2 .主要内容(1)本文件的主要内容包括留电日划定的资料要求和雷电日计算方法，适用于基于苗电定位系统的雷电H的划定和应用。(2)本文件第4章规定了甫电定位系统性能要求样本资料的年限要求,地闪探测资料处理方法等,确定最优匹配半径时，直选取5年以上同年限的地闪探测资料和的暴口资料：开展均一性检脸时，基准年份前的雷基日资料和基准年价后的地闪探测资料宜分别不少干10年.他闪探测资料应选用雷电流竭(ft2200kA且定位方式为三站以上的地闪探测数据.雷电定位系统1.15)应符合GB/T37047-2022第1.1条的规定，包括以下要求：一地闪(CG)探测效率(DE)：在需要计算N,的区域，U.S对CG的年平均探测效率应至少为80.地闪探测效率一般从I1.S的内部获取-I-1.S的内部是指由其最外层的传感器作为边界形成的区域，定位精度1.:在需要计算N.的区域,1.1.S对于CG回击的中值定位精度应优于500m.定位精空一般从1.1.S的内部获取，一-分类准确度：分类准确度要求不小于85%.(3本文件第5基提供了划定福,电日时最优匹同半径R1的计算方法、雷电日确定方法、均性检骁要求以及区域平均雷电11、月平均雷电n、年平均雷电n的计算方法。计算半径逐公里增加的阴形区域内的地闪探测雷电日总数与人工观测雷淤目总数之间的总体偏差最小总体偏差Sm对应的半径为匹配半径r°.并选定基准年份,对基准年份后的年地囚H数样本序列与基准年份前的年雷圣H数样本序列开展检脸.当遹过两样本通过均一件检验时.以作为最优匹配半径Ro:未通过均一性检验时应逐公里调整匹配半径r.”并重新计兑年地闪日数.直至检验通过,以通过检脸的样本对应的为确定为最优匹配半径Ro.以气象观测站为中心,半径为R。的圆形区域内,当日20:00至次日20:00雷电定位系统监测到1次及以上的地闪记为1个雷电日.（4）本文件附录R中提供了“I检脸方法”作为均一性检验方法，本文件附录B中提供了留电日确定和检验的计算实例.3 .标准俄制依据（1）本文件依据的标准有：GBZT35221-2017地面气象观测规范总则GB/T35224-2017地面气象观测规范天气现象GB/T37017-2022基于雷电定位系统（1.1.S）的地闪密度总则（2另外本文件在编制过程中，参考了下列标准：GB/T21714.22015缶电防护第2部分：风险管理GB50057-2010建筑物防雷设计规范GB50313-2012建筑物电子信息系统防雷技术现莅GB50689-2011通信局（站）防雷与接地工程设计枇范QX/T405-2017笛电灾害风险区划技术指期QX/T85-2018雷电灾害风险评估技术规范三、试验验证的分析、嫁述报告，技术卷济论证，寇期的经济效益、社会效叠和生态融（1）关于资料收集与处理本文件引用£基干雷电定位系统的地闪密度总则（GB/T37047）中关于雷电定位系统资料的要求，选用雷电流倔的2200kA且定位方式为三站以上的地闪探测数据，是依据M缶电灾害风险区划技术指南？（QX/T105-2017）和地闪定位原理,考虑到需电定位系统（1.I.S）的探测精度而提出的.考虑到我国2013年开始取消的暴H观测送料，而在2008年后全国各省气象部门均已建设了缶电定位系统，同时结合气候长时间序列要求，因此选取S年以上同年限的地囚探测资料和南资料确定南电日最优匹A己半径.选用10年以上而iiH资料和和地闪探测资料开展均一性检裟，个别省份有两套及以上雷电定位系统（1.1.S）的，在计算雷电F1.时选取的地闪探测资料应来源于同一套雷电定位系统.（2）关于南电H的定义划定窗电日主要为了延续气您观测台站的雷淤目资料，从南.电定位观测资料转化得到雷暴日数,以满足气口服务业务的需求，同时又有别于基于人工观测的雷暴日.因此果用“雨电日”定义.本文件参考击法日的定义,把雷电日定义为“雷电定位系统监测到气象观测站附近地闪的天数，当口20:00至次1120:00距离气象观测站固定范困内监测到1次及以上地闪的记为1个需电日.”（3）关于雷电日计算方法起草组参考大量文献，美干雷电口计算总结有三种，一是II接柠代法，直接用国形区域或网格M域内地内探测数据来统计雷电日；二是地闪密度法,通过建立历史年平均地闪密度、历史年平均雷暴日的关系,来推算年平均南电日：三是二元法.通过建立方史年平均地闪密度、历史年平均番暴F1.和以图代法计算的年平均雷电日之间的关系，来推算年平均雷电日.方法二方法三只适用于计算年平均雷电I大小，无法在饵11观测业务中应用，因而本文件未枭用，而在工程实践中，可以在域于本文件确定的缶电日的基础上通过方法二成方法三来计算年平均地闪密度.以于都国家气象观测站、渝水国冢气象观刈站、曲昌国家基本气望观测站（以下简称于都站、渝水站和前昌站三个站为例，采用木文件规定的方法，计算20M-2023年地闪探测数据计算的逐年甫电日总数,并与19782013年的逐年甫舔H数形成长时间序列的雷暴日（雷电H）数据集（见图D.图1中可以百出人工观测的历史年由孱日数和用本文件规定的计修方法制广地闪探测资料得到的年雷电H数由年际变化保持具有较好的致性，各站点线性拟合的斜率分别为-0.499,-0.185.-0.118.年性暴日（雷暴日）数常规残的均率现出的机分布在零点附近,无明显的异常点对延城人工观测的宙器H资料具行较好的效果.100-90-80-70-60-50-40-30-20-,*198019841988)9921996200020(X42008201220162020年份（八）图1各站点雷暴H（雷电口）数年际变化（4）关于最优匹配半径的计算起草组在实践过程中发现由电H总数与最优匹配半径呈正相关,以江西干部站、渝水站、南昌站为例，可以发现随着匹配半径的增大，不同站点雷电门总数增长的玲势比较一致（见图1),其最优匹配半径R。分别为9km、IOkm和IOknU霍沛东等(2018)在北京开展了南I3(需电日)总数地匹配半径变化规律研究，共结果也衣明年平均密电日数前着匹圮半径的增加而增加，1015202530匹配半径(ku)图2各站点不同EK配半径对应雷电I总数起草纲统计江西省87个站点的最优I兀配半径情况，发现不同观测站的最优K配半径相差较大,最低半径为6km,最诙半径19k三.因此,对于单个观测站,用宜接替代法得到的各站最优匹配半径来确定各站的笛电I1.数较为准确，不宜采用全省或全市统一的最优匹配半径"钱沛东等人在门匕京市闪电定位数据域人工观测雷暴H关系研究论文中也得出相类似的结论。本文件选用半径1到40km的圆形区域.主要依据全国不同省份相关研究结论.并适当放宽。朱华亮等(2020)统计分析了2010-2013年全国31个省、市自治区雷电定位系统(1.1.S)监测雷电日和人工观测雷暴日的最优匹配半径，最优匹配半径的范围在833k,其中描小半径为8k三(重庆).最大半径为33kn(西藏.余海军等(2012)对广东省闪电定位数据与人工雷炖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枳区域相差很大,在半径为7km区域内的雷暴H数接近人工观测雷然U0曾庆锋等(2018)结合雷达回波对根据闪电定位数据计算得到的雷电日来替代缶*日的人工观测进行了研究，ADTD和T1.1.S两套地内定位系统计算得到深圳地区最优匹配半径分别为9.16km和9.24Hu雅方等(2012)统计了理庆地区13个气象观测站番暴日对应的最优观测半径，范围在310km.王学良等(20M)统计2007-2012年湖北省25个气象观测站雷电I对应的最优观测步径，蒐用在31.5km.(5)关于“雷电日”的检验参考气象台站数据通用均一性检验方法，本文件提供了t检验方法。t检验是通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变，其刘本思想是把两个序列均值有无她若差异看作来自两个总体均值百无显著差异的问遨送检5机如果两个序列的均值差异超过了一定的W著性水平,可以认为均值发生了质变,布突变发生.起点组对于都站、滁水站和南昌站2004-2013年的人工观测历年雷Sm总数和2014-2023年的历年宙电日总数两姐样本进行I检脸，根据本文件附录A给出的方法，在显著性水平=0.05下,当自由度V=n1.+n2-2=18时,查阅I分布表可知,临界值t<o=1.734,于都站的I1.=0701.渝水站8-1.，02.南昌站1.1.=-0.9"均满足|/|<。，因此各站点的年雷器日总数和年雷电H总数在2014年前后无显著差异.表各站点I检验蝌出结果号站点耳斤.si自由度ro>5t1于都站4950.8-12100.36181.731-0.7012渝水站4349.539.8128.85181.734-1.5023南昌站46.650.692.8462.S4181.734-0.9512.颈期的效益通过本文件的实施，可以统一全国基于闪电定位系统的缶电日划分标准，可以延续缶法日资料,并可在雨击风险评(占、风险区划.雷电防护工程设计、南电防护装置检测、科学研究等多项防雷减灾工作中应用广泛，具布较好的防雷减灾效益.四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况，或者与货试的国外样品、样机的有关效据对比情况无.五、以国际标准为茶的起草情况,以及是否合规引用或者采用国际、国外标准的情况无.六、与有关法律、行政法般及相关标准的关系本文件遵循并符合匕中华人民共和国气象法？中气象灾看防御条例3等法律、法规对雷电防护的要求，与建筑物防价设计规范3(GB50057-2010),E建筑物电子信息系统防雷技术规范MeB503432012)、£番电防护第2部分：风险管埋MGB/T217M.2-2008/1EC62305-2:2006)、匕雷电灾吉风险评估技术现莅2(QRT85-2018)等相关标准相协调并配套使用。在留电门划分技术领域，目前国内尚未干j明确的国家标准、行业标准和省地方标准出日七、大分校意见的处理经过和依据无。人、涉及专利的有关说明本文件不涉及相关专利。九、实*标准的要求，以及担纲抬*、技术抬=、过波期和实施日期的建议W议建议本文件正式发布实族后，由气象部门、电力部门等组织标准的宣传、况彻和培训,各行、自治区、后.辂市气象主管机构倒责在实际管理和工作中实施落实.本文件为首次制定,在实施过程中，有意见建议证及时告知本文件编制IR位，进行进一步的修仃完善.十、其他应予说明的事项元.