DB43/T 3433-2025 地闪密度修订方法

　　ICS 07.060 CCS A 47

　　DB43

　　湖 南 省 地 方 标 准

　　DB43/T 3433—2025

　　地闪密度修订方法

　　Revision Method for Ground Lightning Density

　　2025 - 12 - 15 发布 2026 - 03 - 15 实施

　　湖南省市场监督管理局 发 布

　　DB43/T 3433 2025

　　目 次

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1. 1 2020 《标准化工作导则 第1部分: 标准化文件的结构和起草规则》 的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由湖南省气象局提出。

　　本文件由湖南省气象标准化技术委员会归口 。

　　本文件起草单位: 湖南省气象灾害防御技术中心 (湖南省防雷中心), 国网湖南电力有限公司电力科学研究院,湖南省怀化市气象局、湖南省常德市气象局、 湖南省气象局机关服务中心、湖南省长沙市气象局、 湖南省湘西土家族苗族自治州气象局、 湖南省郴州市气象局

　　本文件主要起草人:薛明、 邓战满、 黄福勇、 王道平、 唐群、 黄浩、 左涛 、唐瑶、赵景昭、 岳一石、巢亚锋、 廖振宇、 孙泽中、 鲁洛宇、 黄钰杰、 陈锡晖、 杨艳、 唐鹏 、张海波 、周国军。

　　地闪密度修订方法

　　1 范围

　　本文件规定了地闪密度修订方法的数据收集与处理、 数据网格化、 修订模型和方法。

　　本文件适用于地闪密度的修订与相关应用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件; 不注日期的引用文件, 其最新版本 (包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 37047 2022 基于雷电定位系统 (LLS) 的地闪密度 总则

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3. 1

　　雷电定位系统 lightning locationsystem; LLS

　　通过探测雷电放电过程中产生的电磁辐射信号,采用多种雷电定位技术和方法来确定雷电发生的时间、位置、 极性等多项雷电参数的系统。

　　注: 雷电定位系统又称闪电定位系统。

　　[来源: GB/T 37047 2022 , 3. 1.4] 3. 2

　　地闪 cloud-to-ground flash; CG

　　发生在雷暴云体与大地和地物之间的闪电放电过程。

　　[来源 QX/T 79. 2 2013 , 3. 4] 3. 3

　　地闪密度 cloud-to-ground lightning density

　　单位面积、 单位时间的平均地闪次数。

　　注: 单位为次每平方千米年[次/ (km2 • a) ] 。

　　[来源: GB/T 37047 2022 , 3. 1. 1]

　　4 数据收集与处理

　　4. 1 定位数据

　　宜收集1年以上雷电定位数据, 包括雷击发生的时间、 经纬坐标、 雷电流幅值等。

　　4. 2 站点参数

　　收集雷电定位系统探测子站基础参数, 包括探测子站名称或代码、 经纬坐标等。

　　4. 3 数据处理

　　剔除10 KA以内和200 KA以上定位数据。

　　5 数据网格化

　　5. 1 坐标网格化

　　用 (1) 将闪电坐标纬度网格化; 用 (2) 式将闪电坐标经度网格化。

　　i - roundbank( , T

　　j - roundbank( T) 3

　　式中:

　　i 网格化后雷电所在网格的中点纬度坐标;

　　雷电定位数据的纬度坐标;

　　j 网格化后雷电所在网格的中点经度坐标;

　　雷电定位数据的经度坐标;

　　经、 纬度取整步长 (单位: 度), 满足 ( ) 中oji>1 ; T 小数位数。

　　注: roundbank为 "四舍六入五成双"取整函数。

　　5. 2 网格密度计算

　　统计网格地闪次数, 依据数据年限、 网格面积、 用 (3) 计算网格初始密度。

　　(3)

　　dzxd xa

　　式中:

　　年数

　　ji 网格地闪次数;

　　d 网格横向中线长 (km), 用 (4) 计算。

　　d jxnxRx cosi

　　d, 网格纵向边长 (km), 用 (5)计算:

　　d =

　　y 180

　　R 地球长半径, R=6378. 137 km;

　　f 地球扁率, f=1/298. 257222101 ;

　　2

　　5. 3 网格定位距离计算

　　5. 3. 1 距离计算

　　设定位系统测站序号为k, 经、 纬坐标为 ( k, Pk), 用 (6) 计算网格中点到测站的距离。

　　Dk = KR (6)

　　k=arccos(cosixcosyk × cos(j k)+sirjxsinpk) (7)

　　挑选Dk中的第三个最小值作为网格的定位距离, 记为Djik。

　　注: 时差定位取第三个最小值, 磁向定位取第二个最小值, 表格中可用函数SMALL提取。

　　5. 3.2 定位距离取整

　　以10 km为距离取整步长, 采用 (8)对定位距离Djik取整, 形成10的倍数。

　　Dji=roundbank( d , T) d (8

　　式中:

　　Dji 网格定位距离;

　　d 距离取整步长 (与网格边长接近)。

　　6 修订模型和方法

　　6. 1 修订模型

　　地闪密度修订模型由基准网格参数和网格密度修订方法组成。基准网格作为密度修订的参照,限制修订密度的变幅。网格密度修订方法用网格初始密度和定位距离建立回归趋势方程,利用方程得出网格距离修订密度。之后, 参照基准网格中的距离密度分布幅值, 用百分位和百分位数计算修订参数,对距离密度进行幅值修订, 使幅值密度的相关参数 (平均、最大、 最小) 与基准网格相等或相近。修订模型见图1 。

　　图1 地闪密度修订模型

　　6. 2 趋势线方程

　　在Bji和Dji两组数据中, 将Dji作为列, Bji作为值, 统计相等距离网格的平均地闪密度。 以距离为横轴 ( X轴), 平均地闪密度为值作关系图, 求取关系曲线的指数 (指数值域与地闪密度值域相同)趋势线方程, 用 (9) 表示。

　　bx

　　式中:

　　x 取值从1开始的自然数;

　　初始密度;

　　b 衰减系数;

　　y 与x相关的地闪密度。

　　6. 3 变量转换

　　为求得与距离相关的地闪密度, 以表1数据为例, 用 (10) 求取X与距离的关系式。

　　xl +1 (10)

　　式中:

　　d 距离取整步长, 表中d=10 km;

　　l 自然数代码。

　　将 (10)代入 (9) 得到与距离D有关的密度趋势线公式, 用 (11) 表示。

　　l

　　表 变量对应关系表

　　6. 4 距离密度修订

　　根据定位原理, 地闪密度与定位距离成反比, 距离密度按 (12) 式修订。

　　6.5 幅值密度修订

　　6.5. 1 百分位排名

　　将网格距离密度cji从小到大排列, 用 (13) 计算距离密度cji的百分位排名 (累计百分位)。

　　P = — (13)

　　式中:

　　n 网格数量 (nEjxi);

　　s 数据从小到大排列的网格序号;

　　Ps 数据的百分位排名。

　　注 实际中常用函数PERCENTRANK求取百分位排名。

　　6. 5.2 百分位数计算

　　将网格初始密度Bji从小到大排列, 选择初始密度最大的5%网格作为基准网格, 用 (14)计算n个网格的基准百分位数。

　　A(P:) = B1+P,(B-B1) (14)

　　式中:

　　t 基准网格个数;

　　B 基准网格中的最小初始密度;

　　Bt 基准网格中的最大初始密度。

　　注1 : 若探测站点密度增加且分布较均匀, 可增加基准网格占比至10%。

　　注2 : 实际中常用函数PERCENTILE求取百分位数。

　　6.5. 3 同位数置换

　　当cji和A(P,)具有相同百分位排名时, 用基准百分位数A(P,)替代距离密度cji, 用 (15)进行同位数置换。

　　cji(PS) A(P,) (15)

　　式中:

　　cji(p.,) 是一组与基准网格密度差幅相同的修订数据, 是最终修订的地闪密度。

　　参 考 文 献

　　[1] QX/T 79 2007闪电监测定位系统 第1部分: 技术条件

　　[2] QX/T 79. 2 2013闪电监测定位系统 第2部分: 观测方法

　　[3] QX/T 405 2017 雷电风险区划技术指南。

　　[4] 朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等 · 天气学原理和方法 第4版[M]. 北京 : 气象出版社, 2007

　　[5] 聂智平,黄长军, 鄢志辉 · 雷电探测误差分析与研究[S]. 2011大地测量学术年会暨第六届全国大地测量研究生学术论坛 · 淄博 · 中国测绘学会P1-7