基于正态分布拟合与检验的闪电定位资料控制

选取福州地区2007—2012年闪电定位资料,使用Matlab对数正态分布拟合方法以及STATA的正态分布检验方法对数据进行质量控制,研究闪电定位数据误差修正方法。结果表明:利用Matlab对数正态分布拟合方法与STATA正态分布检验方法,可以定量找到闪电定位资料小幅值电流干扰区间,对于有效利用闪电定位资料有较好的参考价值。福州地区小幅值雷电流干扰区间为0~1 kA,剔除此区间资料后正闪拟合效果最佳。在使用福州地区闪电定位资料时可先将此区间小幅值闪电误差数据删除,该结论可为福州地区闪电定位数据修正提供参考。     

闪电定位误差评估与实例分析

为了对闪电定位的误差进行定量评估,从时差法闪电定位原理出发,分析了闪电定位原理存在的问题及其定位的误差来源。采用计算机模拟的方法,实现了对闪电的定位误差的评估,可以为已有的闪电定位网络作出有效的定位误差评估,为将要布设的站点提供选址依据。最后以兰州区域气象中心闪电定位网为例,验证了"5站布点"的优越性,为将来甘肃省闪电定位网的后续布设提供了选址依据。     

闪电监测定位资料在湖北省雷灾调查与鉴定中的应用

针对闪电监测定位资料在湖北省范围内所开展的雷灾调查与鉴定方面的应用研究较少的现状,介绍了湖北省闪电监测定位系统的特点;通过2个具体的雷击灾害事故,探讨了闪电监测定位资料在雷击事故分析、灾害调查与鉴定中的应用情况;初步分析了闪电监测定位系统的定位误差。在此基础上,指出了闪电监测定位资料应用中存在的若干问题及其应用前景。     

深圳市闪电定位资料误差分析及其优化

利用场地误差优化模式对深圳地区的地闪定位资料进行优化处理。首先对深圳市闪电定位系统进行简单介绍,然后利用改进的传输线模式对真实地表环境下的闪电辐射电磁场进行计算,以分析深圳市闪电定位系统的场地误差,最后基于定位误差和场地误差模式对闪电定位数据进行定位误差订正。结果表明不同方位角上的不规则地形对继后回击电磁场波形具有不同影响,随着表征地形粗糙程度的高度均方根的增加,电场的峰值下降,波形的上升沿时间增加。同时,电场波形上升沿时间也会随着方位角的变化而变化,这可能会给时间到达法的定位带来一定误差。为了验证该算法的合理性,对该系统覆盖的区域进行了闪电定位数据优化精度的时空分布分析和评估。结果表明这种优化方案是可行的、可靠的,优化后的闪电定位精度明显提高。     

基于一次机场雷击事件评估ADTD地闪定位性能

地闪定位系统性能评估可通过理论模拟,也可以基于人工触发闪电或者自然闪电直接观测事实。自然闪电由于发生的随机性和瞬时性,其直接观测事实很少,因此至今基于真实自然闪电回击的地闪定位系统性能评估还很欠缺。本研究基于2016年5月30日发生在广东潮汕机场的雷击事件展开调查,通过本次位置明确的机场雷击事件评估了该区域的ADTD地闪定位性能,并计算了不同站数定位时的定位误差情况。结果表明,ADTD闪电定位系统实时准确地记录了潮汕机场雷击事件,表明其实用性和准确性。通过重定位计算,发现在多站定位时可去除较大误差的站,保证定位结果的准确性,但定位结果并不一定是最优结果。     

时间差闪电监测网的误差分析和布局优化

在时间差闪电定位算法的基础上, 采用蒙特卡罗模拟方法, 实现了对闪电定位误差的定量评估。详细分析了闪电定位系统中测站数目、布站方式和站址基线长度3个因素对定位结果的影响。研究表明:定位误差与测站数目、布站方式和基线长度有密切关系。当测站数目一定时, 矩形加中心站的布站方式定位结果较好; 当布站方式一定时, 测站数目越多定位误差越小; 在仪器允许的探测范围内, 基线越长, 覆盖区域越大, 定位误差越小。闪电定位误差的定量分析研究, 为闪电监测网的站址选择、子站布设等实际工作提供了重要参考依据。     

闪电VHF辐射源三维定位系统仪器误差处理

为了提高闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率和定位精度,根据其运行原理对其定位误差的可能来源进行了分析,特别是针对GPS时钟的授时原理和高速采集卡工作原理以及观测站位置等可能造成误差的系统原因进行了分析。结果表明,三者误差是造成闪电三维定位结果不准确的主要设备误差。利用闪电VHF辐射源三维定位系统得到的定位结果信息,计算出了其到达观测站的时间,并与实测的到达时间进行了差值分析,拟合出一条偏差直线,得到其误差演变规律,并对该误差进行分析和纠正,得到了较好的结果,使闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率有较大提高,其定位结果更加可靠。     

闪电定位数据替代雷暴日人工观测初探

以深圳市为例,对近10 a闪电定位、人工观测雷暴日、天气雷达及探空资料进行分析,探讨闪电定位数据替代雷暴日人工观测的合理性和可行性。结果表明:(1)闪电定位数据与雷达回波具有较好的一致性,可用于替代雷暴日的人工观测。(2)基于最小二乘法,得到闪电定位数据与人工观测雷暴日最优匹配的半径范围为9. 24 km,在该半径范围内,闪电定位得到的雷电日与人工观测雷暴日的年平均误差2. 8 d,平均误差率4. 3%。通过雷暴日和闪电定位数据之间的比例关系分析,发现两种观测数据的一致性较好。(3)雷暴日和雷电日的环流形势和天气系统基本相同,两种天气条件下温、湿廓线的相关系数均为0. 99,且具有基本一致的环境物理条件。人工观测雷暴日和基于闪电定位得到的雷电日随闪电定位取值半径的变化特征及其二者关系的分析表明,闪电定位数据替代人工观测雷暴日的方法和结果具有较好的合理性。     

一次人工触发闪电事件的定位误差分析

利用一次包含8次回击过程的人工触发闪电事件的近距离光电观测数据,分析了广东省气象闪电定位系统对其回击过程的定位结果。结果表明,回击过程探测效率约为75%(6/8),回击平均定位误差约为3768m。为了分析定位误差来源,通过对比分析的方法,逐次引入各探测子站原始记录重新进行定位计算,发现剔除误差较大的探测子站后,平均定位误差为2192m,比原来降低42%。     

湖北省三维闪电定位系统定位误差仿真分析

针对湖北省建设的三维闪电定位网采用的基于VLF/LF脉冲信号的多站时差定位方法,提出了一种三维闪电定位网的三维时差测量定位算法模型。利用仿真比较了正方形、梯形、星形及不规则四边形4种几何布网结构的误差分布,得出星形布网结构探测误差最小。湖北省三维闪电监测网的仿真结果表明:恩施西部、十堰西北部等局部区域的高度定位误差接近1 200 m,而湖北省大部分地区的水平定位误差在200 m以内,高度定位误差在500 m以内,定位误差较小,精度较高,总体来说该布网结构科学合理。     

闪电定位密度数据泰森多边形优化方法

从识别、修订闪电定位监测数据异常值、提高闪电定位监测产品准确度的目的出发,以闪电定位栅格密度图为研究对象,结合人工观测雷电日数据及国内外对小电流幅值闪电数据剔除的研究成果,引入泰森多边形、数据分布假设检验、异常值(五数概括)处理算法等模型,建立了可用于判别和优化闪电定位监测数据栅格密度异常值的方法,以福建省为例,对该方法进行了实例应用。结果表明,在福建省西、北部区域,闪电定位监测数据存在一定探测误差或数据丢失的情况,并使用人工观测雷电日数据对这些异常值所在的区域进行了修订,该方法适用于闪电定位仪覆盖数量较少区域的闪电定位监测数据异常值识别与优化应用。     

基于干涉仪原理的甚高频雷电单站预警

针对目前闪电单站探测与预警装置的局限性,设计了一套基于闪电宽带干涉仪原理的甚高频单站雷电预警装置.该装置通过测量雷电(包括云闪与地闪)起始时刻的辐射信号到达竖直天线阵列的相位差,计算得到该信号的仰角,根据仰角估算雷电的距离,进而根据雷电的距离和活动特征进行雷电报警.单站测距误差分析结果表明,单站系统对半径50 km范围内闪电测距误差在25％以内,半径100 km范围内的闪电测距误差在30％以内.雷电单站预警装置对一次雷暴过程进行了观测,观测结果表明,该装置能有效探测半径100 km范围内的闪电活动状况,探测到的闪电频次分布、闪电距离与多站闪电定位结果保持较好一致性,证明其能有效探测周围闪电活动状况,起到提前预警雷暴的作用.     

粤港澳闪电定位系统探测效率及精确度评估

为客观评估粤港澳闪电定位系统性能参数,将闪电定位资料与广州人工触发闪电试验及高建筑物自然闪电观测试验的观测结果进行了对比分析。结果表明,2007 2011年期间对真实闪电事件的闪电探测效率和回击探测效率分别为74%和40%,定位误差的算术平均值和几何平均值分别为2660 m和1500 m;2012年闪电探测效率和回击探测效率分别为97%和90%,定位误差的算术平均值和几何平均值分别为950 m和470 m。2008 2011年期间闪电定位系统的回击电流幅值约为真实值的0.7倍,而2012年约为真实值的4倍。总体上,2012年粤港澳闪电定位系统探测子站大幅度增加后,探测效率和定位精度均有明显提升,但对回击电流幅值的估算呈现系统性偏大。     

正则表达式在闪电定位资料处理中的应用

随着闪电定位观测手段的提高以及观测仪器的改进,闪电定位资料的质量也在不断提高,其应用也越来越广泛.原始闪电定位资料从数据整理、入库、查询、分析都离不开正则表达式这种功能强大的形式语言.将正则表达式应用于闪电定位资料处理中,可以大大简化处理过程,提高工作效率.本文通过闪电定位资料入库实例,介绍了在.NET平台下,基于C#的正则表达式在闪电定位资料处理中的应用.     

确定雷电定位系统场地误差的参数化方法

本文提出一种根据多站雷电定位资料确定闪电定位系统(LLS)场地误差的方法。该方法假定场地误差具有有限阶三角级数的形式,由雷电方位的多站实测资料,经Orville的本征值技术处理,将问题化为一个非线性无约束极值问题,从而可由对目标函数求极值点来确定场地误差。文中利用1988年夏天在北京地区由三个雷电方位探测器(DF)记录到的4900个实际雷电资料求得了各DF站的场地误差曲线。95％以上的闪电经误差订正后的方位与实测方位的残余偏差在±1°以内,与雷达回波的一致性也有了明显改进。     

大气折射对甚高频闪电定位的影响分析

利用GPS探空仪实测数据计算大气折射率的高度廓线,建立大气折射误差模型。并分析大气折射效应对方向交汇、到达时间差以及综合法3种甚高频闪电定位方法测量精度的影响。结果表明,对于定位距离,大气折射对方向交汇法的影响最大,误差最大值可达到116.52m,平均误差为30.18m;大气折射对时间差法的影响最小,误差最大值约为44.70m,平均值为12.32m;对综合法的影响介于二者之间,误差最大值约为58.90m,平均值为16.74m。在综合法中,选取离闪电源较远测站进行方向交汇的定位误差是选取较近站点的定位误差的1.6倍,因此应当选取近站点。考虑到GPS授时误差,要保证大气折射对闪电定位造成定位误差小于GPS时间同步带来的误差,3种闪电定位方法的站间距应分别不大于28km、60km、45km。     

海南闪电监测定位系统资料检验和分析

利用2007～2008年海南省闪电监测定位资料和同期海南雷电灾害个例及人工观测雷电的数据进行对比,分析总结海南闪电监测定位系统的定位误差、漏测率和误测率;并在此基础上,指出闪电监测定位资料应用中存在的若干问题及其应用前景。结果表明:海南省发生闪电绝大多数为负地闪;与雷击灾害事故对比来看,海南省闪电定位仪探测漏测率和闪击落地的定位精度平均误差偏大,但与人工观测雷暴日对比结果表明平均探测漏测率在技术标准允许范围内;晴空闪电日误测率属于技术标准允许范围;闪电定位系统的探测时间精度基本可信;闪电定位仪探测数据与降水分布的同步监测结果基本吻合,可反映出雷暴移动方向、路径及发生、发展趋势。总体来看海南省闪电定位系统数据可信度基本达到应用标准。     

北京闪电综合探测网(BLNET):网络构成与初步定位结果

北京闪电综合探测网(Beijing Lightning NETwork, 简称BLNET)由10个观测站组成, 每个子站主要由闪电快、慢电场变化测量仪(也称快、慢天线)和闪电甚高频(VHF)辐射探测仪构成, 实现了对闪电的多频段的综合观测。本文首先详细介绍了BLNET的网络构成, 然后利用蒙特卡罗法对网络的定位误差进行了理论分析, 模拟结果表明网络内部水平定位误差小于200 m, 网络外部100 km处水平定位误差小于3 km, 最后利用Chan氏算法和Levenberg-Marquardt算法相结合的方法, 对发生在2013年7月7日的一次雷暴过程分别进行了地闪和云闪定位, 将定位结果和对应时次的雷达回波进行比较, 发现地闪和云闪都出现在大于30 dBZ的雷达回波区, 表明了探测网络和定位方法的可靠性。     

粤港澳闪电定位系统与深圳高塔雷电光学观测对比分析

介绍了粤港澳闪电定位系统布点情况、定位方法、探测参量及指标以及深圳高塔雷电观测系统的概况。利用2016年9月2日3次高塔接闪的光学(高速摄像)观测数据与闪电定位系统数据从回击探测效率、定位误差、云地闪识别和首次回击判断4个方面进行对比。结果发现:粤港澳闪电定位系统对深圳高塔的回击探测效率约为92.9%,定位误差优于300 m,云地闪识别准确率84.6%,但首次回击的判断准确率不理想。     

甘肃平凉闪电定位资料误差分析及其优化

利用陈明理等提出的场地误差优化模式,对2001年甘肃省地形起伏较大的平凉地区地闪定位资料进行了优化处理,并选取雷达回波强度大于35 dBz、回波顶高超过7 km的区域作为优化效果验证参考。结果表明,未经场地误差优化的闪电位置远离对应雷达回波数十公里,而优化后对应的闪电位置进入或接近雷达的强回波区,显然更接近于真实情况,优化以后的方位探测器测向角平均偏差可达05°左右。场地误差优化模式能有效地优化闪电定位资料,这对进一步提高雷电临近预警具有积极的意义。