场磨式大气电场仪及其标校系统

大气电场仪作为雷电监测系统中的重要组成部分,其探测的精度准度对雷电的定位和预测起着至关重要的作用.由于大气电场仪是一种野外探测器,因此其精确度会随着时间的推移而降低.介绍了场磨式大气电场仪的结构原理,大气电场仪标校系统及其在实际工作中的应用.     

空中电场探测的现状

本文根据国外近期对空中电场仪研制的报道，介绍了场磨式电场仪和电晕探针电场仪，并对气球、火箭、飞机等不同的运载工具携带的空中电场仪的情况和特点进行了介绍。根据空中电场测量特点，场磨式电场仪大都采用差分式结构；为了测量线性化，探针式电场仪在探针中串有一个高值电阻。     

建筑物对大气电场畸变效应的数值模拟

利用有限差分法求解满足边界条件下的泊松方程,计算出建筑物以及大气电场仪周围电场空间分布情况,并求出大气电场修订因子。主要研究了建筑物的高度以及建筑物的数量对大气电场仪不同安放位置时大气电场畸变效应。结果表明：建筑物越高,对大气电场畸变越厉害,反之越弱。同一高度下的建筑物,当大气电场仪距离建筑物越近,大气电场畸变越厉害,对电场仪测量影响越大;大气电场仪周围建筑物越少,对大气电场仪的观测影响就越小。求出了大气电场修订因子,即大气电场测量值乘上修订因子接近于真实值。使用修订后的大气电场值能够提高在雷暴发生前电场仪作出相应的预警和预报准确性。     

DNDY地面电场仪预警系统和开展的业务

1 电场仪对雷电进行预警原理介绍 地面电场仪是直接安装在地面上进行电场测量的.云底部相反的电荷会被地面电场仪感应到,而在地面电场仪灵敏度范围内.地面电场仪上的感应电荷强度与云底部附近的电荷成正比,因此地面电场仪可以帮助我们实时探测其周围地区的大气电场信号.     

地面电场仪测量数据的误差来源及分析处理

地面电场仪测量数据准确性和一致性会直接影响到其在研究区域大气电学和进行雷电预警工作的应用准确度。通过模拟理论计算和实际观测数据进行的统计对比分析,指出了电场仪自身高度和周围环境均会产生测量误差,不同高度上的电场测量值与地表处均呈现出一定的正相关性。在晴天和雷暴两种天气情况下,由于产生地面电场的电荷源不同,提出了分别利用统计和线性拟合对这两类测量数据进行修正的方法。     

利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法

电场强度预警应以电场强度到达的门限等级、电场曲线初始阶段是否有快变抖动为判断的标准,雷电距离预警以雷电发生的位置和电场仪之间的距离为参考.综合两种预警手段,并结合人工判断雷电的移动趋势、对预警提前时间的要求以及电场仪安装的位置和本地的地形条件等因素,实现更准确的雷电短时预警.     

利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法

电场强度预警应以电场强度到达的门限等级、电场曲线初始阶段是否有快变抖动为判断的标准,雷电距离预警以雷电发生的位置和电场仪之间的距离为参考。综合两种预警手段,并结合人工判断雷电的移动趋势、对预警提前时间的要求以及电场仪安装的位置和本地的地形条件等因素,实现更准确的雷电短时预警。     

雷电预警中的风暴参数研究

目前,国内大多城市陆续建设了大气电场仪,旨在提前开展雷电预警,但基于大气电场仪开展雷电预警的虚警率始终较高。该文基于闪电定位仪和雷达风暴产品,提取了雷电发生时的风暴参数,即发生闪电的雷电预警指标需同时满足风暴中心强度在40d Bz以上、中心高度在3 km以上、回波顶高在4.5 km以上,在此基础上再与大气电场仪预警阈值结合,在降低雷电预警虚警率的基础上,实现了雷电预警时间的提前,为闪电定位、雷达、大气电场仪数据在雷电预警中的研究提供一定的应用参考。     

威宁不同天气形势下的大气电场特征

为实现更准确的雷电监测预警,基于贵州省冰雹防控外场试验基地威宁核心区安装的大气电场仪进行不同天气形势下的大气电场特征研究,并结合雷达进行数据对比分析。结果发现:雷电、冰雹等强对流天气大气电场曲线会出现明显的抖动,稳定性天气大气电场变化趋于平缓;大气电场仪探测较为敏感,受探测距离限制严重,通过雷达回波对比,靠近大气电场仪探测中心的数据更为有效,且电场数据受自身及周边环境影响较大。     

大气电场仪观测结果的修订

大气电场仪是测量大气电场的重要设备,其测量结果受多种因素影响.通过一系列对比试验表明:电场仪采用探头正置或倒置结构时的观测结果基本一致,倒置结构有利于避免雨水带来的影响.不同的安装环境对测量结果的影响很大,为了消除这种影响,提出了对观测数据进行地面修订的方法,得到不同天气条件下的修订系数.所得结果对于实现多站电场仪联网观测的数据一致性有重要实际意义.     

倒置式大气平均电场仪

倒置式大气平均电场仪是为雷电预警系统地面电场仪组网而研制的。要求能在恶劣天气条件下工作，功耗小，单极性输出和有遥控输入端，本文叙述了仪器的技术要求，感应器结构，并介绍了线路工作原理和电路特点。最后了仪器的标定及环境试验方法。     

“5.12”汶川地震前近地面大气电场异常研究

本文介绍了在四川省开展的近地面大气电场数据异常与地震发生相关联的研究情况,并对“5.12”汶川地震发生前一个月内,距离震中50km的两个地面电场仪的异常数据进行分析。研究发现,地震发生前近地面电场异常持续时间在8小时以上,且地面电场波形、最大值的变化规律均不同于由雷电或其它天气系统引起的地面电场变化。综上,通过对地震前地面电场异常进行分析,可以为地震监测、短临预报提供一条新的技术路线。      

电场时序差分在雷电预警中的有效性分析

目前国内应用地面大气电场仪进行雷电预警一般使用阈值法,这一方法直接使用电场观测值的多重阈值来进行预警,在实际应用中容易出现误报和漏报的现象.本文通过对晴天大气电场和雷暴天气大气电场分析了大气电场时序差分的基本特征,并结合SAFIR3000闪电定位观测数据,对典型雷暴过程下的电场时序差分进行了深入分析.本文还选取了有雷暴发生和无雷暴发生的预警应用个例进行了分析,分析结果表明电场时序差分的应用能在一定程度上提高雷电预警的效率.     

1988年9—11月西太平洋海区大气电场特征分析

本文利用西太平洋海区平均电场资料分析晴天和雷暴天气下地面电场特征。分析指出:雷暴下海面电场多正极性。极性通常与云顶温度有关,弱雷暴的云下部带正电荷。海洋雷暴闪电频数很低,且正闪多于负闪。分析又指出:晴天海面电场的脉动变化和近海面湍流活动有很好的对应关系,利用电场峰值宽度和间隔来估算湍流尺度和间隔距离,和湍流活动的实测结果有较好的一致性。     

闪电引起的地面电场变化特征及雷暴云下部的正电荷层

1985年夏季我们在东乡地区进行了雷暴和闪电的雷达及电学特征的综合观测研究。观测点在兰州西南方向60km,海拔2408m,地处青藏高原边缘。观测设备除一3cm气象雷达外还有平均电场仪、电场变化仪,超高频场强计等电学测量仪器。资料初步分析表明,闪电进行过程中一般伴随有VHF电     

利用快电场变化脉冲定位进行云闪初始放电过程的研究

利用高时间精度GPS同步的雷电快天线电场变化测量仪等设备,在2004年夏季对甘肃中川地区雷暴的闪电放电特征进行了7站同步观测.在此基础上,发展了一种基于到达时间差的快天线电场变化脉冲定位方法,对8月20日一次强雷暴过程的5次云闪初始阶段产牛的快天线电场变化脉冲进行了三维定佗分析.结果表明:基于辐射源到达不同测站的时间差,能够对云闪产生的辐射源进行较好的定位,闪电的放电区域与雷暴的不同发展阶段密切相关.在雷暴发展的比较旺盛阶段,闪电的放电区域相对较高,对应的离地高度为3.3-6.4 km(此时对应的雷达回波顶高约9 km,回波强度在35 dBz以卜的回波顶高约7 km);在雷暴处于减弱和消敞阶段,闪电的放电高度降低,所分析的该阶段的其中1个云闪对应的离地高度为1.1-3.0 km(此时对应的雷达回波顶高约6 km,回波强度在35 dBz以上的回波顶高约3 km).与雷达同波的对比分析发现,云闪初始阶段的辐射脉冲源位置与强回波区具有较好的空间一致性,辐射脉冲源位置分别与25-50 dBz的回波区域相对成.这不仅在一定程度上表明了定化结果的可靠性,而且说明利用快天线电场变化测量仪组网观测对闪电进行定位跟踪有可能反映雷暴强中心的发展变化过程,同时也表明了利用快天线电场变化测量仪组网观测在强对流的监测和预臀中有一定的应用潜力.另外,定位误差的模拟试验表明,当雷电距观测网络较近时,定位误差较小,雷电距观测网络中心越远,定位误差越大.5次云闪的实际定他误差对比表明,模拟试验的定位结果在很大程度上能够有效地反映实际定位误差.这说明了该定位系统对位于探测网络上空或附近的雷电可以进行云内放电过程的较好的三维定位.     

基于地面电场的凉山地区雷电预警方法研究

本文利用凉山地区2014~2015年雷电实况观测资料和地面电场资料,采用电场强度阈值预警和电场极性跳变预警两种方法对地面电场预警雷电天气的有效性进行了分析,并综合这两种方法,选取电场强度E和电场变化率△E两个参数,分雨季、非雨季(包括干季和过渡季节)确定了预警阈值,并检验了预警有效性。结果表明:(1)不同季节的雷电天气地面电场预警阈值不同。(2)综合运用E和△E的预警阈值这两个参数进行雷电天气预警,可小幅度提高其预警有效性。     

川西高原典型雷电天气电场特征初步分析

利用四川省雷电监测网和川西高原甘孜、马尔康两个大气电场观测站资料,通过统计分析川西高原甘孜、马尔康两站多次典型雷电天气过程大气电场特征,得到大气电场正负变化过程会大多相互部分抵消,雷电对电场平均值影响不大,雷电天气过程电场值波动围绕分析周期内平均值上下起伏呈窄幅波动。同时,高原雷电出现条件电学特征上具有两个特征:一是高原每次雷电过程持续时间较平原短,但出现雷电过程频率高于平原地区;二是高原产生击穿放电电流幅值较平原低而击穿电场强度较平原为大。      

地表湿度导致土壤电参数变化对雷电电磁场传播的影响

基于Scott提出的土壤电参数等效模型和二维分形布朗运动粗糙地表模型,利用Cooray和Wait近似算法,研究了地表湿度引起的土壤电参数变化对雷电回击电磁场传播的影响.结果表明:土壤湿度的增加引起垂直电场和水平磁场的上升随时间减小,对峰值影响不太明显;土壤湿度对水平电场的影响很大,水平电场的峰值与湿度成反比.实际上,雷暴天气往往伴随降水,因此对雷电电磁辐射环境的研究应该考虑土壤湿度的影响.