雷电流幅值概率分布特征及累积概率分段修订

为了研究雷电流幅值概率分布特性及雷电流幅值累积概率曲线拟合效果,以满足防雷工程设计和雷击风险评估工作需要,根据湖北省2007—2013年雷电定位系统(Lightning Location System,LLS)监测的雷电流幅值资料,统计分析了雷电流幅值累积概率和密度分布特征。结果表明:正闪和负闪电雷电流幅值累积概率分布差异较大,负闪电雷电流幅值累积概率分布比正闪电更集中,负闪和总闪电的雷电流幅值累积概率分布曲线基本相同;雷电流幅值强度大部分集中在10~50kA。根据IEEE推荐的雷电流幅值累积概率分布表达式,拟合了不同极性的雷电流幅值累积概率分布公式。雷电流幅值小于110kA时,采用IEEE拟合公式计算的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差较小;雷电流幅值大于110kA时,计算值与实测值间的相对误差随雷电流幅值的增加而增大。采用该文给出的分段修订公式,计算在110kA以上的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差在2%以内。由IEEE推荐表达式拟合雷电流幅值累积概率分布和概率密度分布时,负闪和总闪电雷电流幅值累积概率分布拟合效果明显比正闪电好,其原因可能与正闪电分布特性有关。     

河南省雷电流幅值累积概率分布

雷电流幅值是研究区域雷电分布极其重要的一个参数,目前河南省在雷电流幅值方面的研究较少。利用2008—2017年河南省气象部门ADTD闪电定位系统的地闪监测数据,对规程法、IEEE工作组和CIGRE工作组推荐公式的特征函数进行了拟合。结果表明:河南正、负地闪雷电流幅值概率分布存在差异,采用IEEE工作组推荐的公式对河南雷电流幅值累积概率分布进行的拟合效果最佳,同时得出了河南省雷电流幅值累积概率分布函数表达式,为更好地研究河南省雷电特征和开展防雷减灾工作提供了不可或缺的技术参考。     

福建省高速公路沿线雷电活动特征分析

为了揭示福建省高速公路沿线雷电活动特征,做好高速公路机电设施的防雷工作,本文利用2015—2018年福建省三维闪电监测数据以及福建省高速公路路网资料进行统计分析。分析了高速公路沿线地闪的月、日活动特征,得出地闪活动主要分布在5—9月和14:00—18:00。根据高速公路沿线地闪密度绘制雷电活动等级分布图,结果表明高速公路的少雷区、中雷区、多雷区、强雷区路段占比分别为5.19%、12.65%、63.03%、19.13%。基于雷电流幅值和雷电陡度绘制雷电强度等级分布图,结果表明89.87%的路段处于雷电强度等级为三级的区域。最后,统计了高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布并分析其拟合函数,拟合结果表明福建省高速公路沿线雷电流幅值累积概率分布符合IEEE标准推荐的函数形式。     

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。     

２００６—２００９年江苏省地闪特征分析及应用

根据2006-2009年江苏省气象部门闪电定位系统资料,对江苏省地闪的总体特征、雷电流强度和地闪的时空分布特征进行了分析,并利用江苏13市雷暴日观测记录,统计了各市地闪密度公式.结果表明,江苏省以负地闪为主,正地闪的平均雷电流强度大干负地闪;地闪随时间变化明显,空间分布和地形密切相关,地闪密集区域应相应加强防雷工作;装设接闪器的建筑物也有遭受雷击的可能,江苏97.75%的地闪的雷电流强度都集中在100 kA以下;各市使用本地化的地闪密度计算公式比IEC公式计算得出的结果更符合实际.     

贵广高铁沿线雷电活动特征分析

采用全国雷电监测定位系统的地闪数据,通过分析贵广高铁沿线9个市州的雷电活动分布特征,发现高铁沿线途经的两广丘陵雷电活动强于云贵高原,而云贵高原的闪电强度却明显高于丘陵地带;雷电活动主要发生在3—8月,冬季几乎没有闪电发生;贵州、广西境内闪电时频分布大致呈现"双峰"特征,主要发生在后半夜和下午;而广东境内极值区出现在下午,呈现"单峰"变化;肇庆与佛山交界附近为雷电易击段,贵州黔南的都匀、贵定境内为雷电易损段,应重点加强接触网的雷电防护。进一步选取高铁沿线周边5 km的地闪数据拟合雷电流幅值分布曲线,认为电力行业标准推荐的雷电流幅值概率分布曲线不能准确反映走廊沿线雷电流幅值分布情况,建议采用文中沿线监测数据拟合曲线进行分段区域防雷设计,确保安全稳定运营。     

跨座式单轨交通沿线雷电活动规律与易闪性分析

采用线路走廊法,利用重庆市2006～2008年ADTD地闪监测资料,通过对重庆市跨座式单轨交通2号线的雷电活动规律(闪电次数、雷电日、地闪密度、雷电流幅值分布和闪电落区分布)统计分析,进行了相应的易闪性分析.结果发现跨座式单轨交通2号线临江门至佛图关车站区间段是发生临界危险雷电流概率、雷击大地年平均密度较大和雷电落区距离各站点及区间平均距离较小的重叠区域,该线易受雷击,是雷电防护重点区域.该区间段处于沿江位置,地形较为陡峭,易导致局地强对流性天气,理论分析与实际情况一致.     

湖北省山区与平原雷电分布及其参数特征

为进一步了解山区与平原雷电参数分布特征及其差异,为山区和平原地区雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省ADTD地闪定位系统2006年12月至2016年12月监测的资料,采用数理统计方法,对山区和平原地区的地闪频次、极性、雷电流幅值和波头陡度等参数分布特征进行了对比研究。结果表明:①山区地闪密度略高于平原地区,平原正地闪百分比稍高于山区,近10年的正地闪百分比呈上升趋势。②正地闪平均强度山区比平原大1.16kA,负地闪平均强度山区比平原小3.67kA,平原总地闪平均强度比山区大3.46kA。③总地闪小雷电流幅值(I≤30kA)概率山区比平原大8.9%,大雷电流幅值(I100kA)概率平原比山区大0.6%。④山区正地闪平均陡度分别比负、总地闪平均陡度大2.44kA/μs和2.31kA/μs,平原正、负、总地闪平均陡度分别比山区大3.41kA/μs、5.77kA/μs和5.64kA/μs。可以得出,山区小雷电流绕击率大于平原,正地闪雷电感应的危害大于负地闪和总地闪;平原地区大雷电流反击率比山区大,雷电感应的危害大于山区。     

2010—2018年辽宁省雷电流幅值特征分析

基于辽宁省2010-2018年闪电定位（ADTD）资料,运用统计学方法分析了雷电流幅值时间变化特征;运用规程计算公式和IEEE推荐公式分别计算了雷电流幅值累积概率密度,并和实际地闪雷电流幅值累积概率密度曲线做了对比分析;运用最小二乘法拟合了IEEE推荐公式。结果表明：2010-2018年辽宁省地闪以负闪为主,占比高达89%,而负地闪雷电流幅值主要集中于-50~-20 kA;地闪频次在2011-2013年逐年升高,而后逐年减少,总地闪和负地闪的平均雷电流幅值自2010-2013年逐年降低,而后逐年升高;地闪主要发生在汛期的7-8月,平均雷电流幅值在冬季最高,且日变化平稳;雷电流幅值为20-50 kA的总地闪和负地闪累积概率密度曲线下降最快,而雷电流幅值在20 kA左右的累积概率密度曲线开始下降,总体下降速度较慢;通过对IEEE推荐公式进行拟合,拟合后的雷电流幅值累积概率密度分布曲线更加接近实际。     

基于ADTD系统监测的雷电流幅值累积概率特征分析

雷电流幅值累积概率分布是雷电活动规律的重要指标.通过对ADTD闪电定位系统监测的雷电资料的数理统计分析,采用IEEE工作组和

推荐的公式对比分析了重庆地区的雷电流幅值累积概率的拟合效果.结果表明:雷电流幅值累积概率分布特征随极性存在显著差异,雷击大地密度随雷电流幅值不同而差异较大;同时,采用I...     

湖泊与陆地雷电参数分布特征及其对比分析

根据湖北省雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）2007年1月1日至2016年12月31日监测资料,采用数理统计方法,对湖泊和陆地区域的地闪频次、极性、地闪密度、雷电流幅值和波头陡度等雷电参数分布特征进行了对比研究。结果表明：湖泊与陆地的雷电参数时间变化趋势基本一致。近10 a闪电频次呈明显减少趋势,正地闪比例呈上升趋势;陆地比湖泊区域的闪电频次多,春夏季湖泊和陆地闪电频次差异明显,其中,夏季陆地闪电频次比湖泊多21.1%;湖泊和陆地闪电频次日变化大致呈单峰型,13-18时陆地闪电频次比湖泊多39.7%。湖泊地闪密度比陆地小,湖泊和陆地平均地闪密度分别为2.96次·（km^-2·a^-1）和3.47次·（km^-2·a^-1）。湖泊的平均雷电流幅值较陆地大;湖泊和陆地的平均雷电流波头陡度变化不大,相差一般在1 kA·（μs）^-1以下。     

广东野外雷电综合观测试验十年进展

雷电野外科学试验是认识雷电发生、发展物理过程及其致灾机理的重要途径,也是开展真实雷电电磁环境下雷电防护技术测试的重要方式。自2006年开始,中国气象科学研究院和广东省气象局在广州野外雷电试验基地,持续合作开展了雷电野外综合观测试验,在人工触发闪电和自然闪电物理过程及其雷电防护技术测试试验等方面取得了若干研究结果。十年期间共成功触发闪电94次,回击电流峰值最大值为42 kA,平均值为16 kA;分析给出了自然闪电预击穿过程电场变化脉冲特征类型和差异;观测发现高建筑物上行连接先导可达几百米甚至超过1 km,其发展速度可达106 m/s量级,下行先导与上行连接先导的连接呈多样性;雷电防护技术测试试验表明人工触发闪电近距离电磁场耦合在架空线路上的感应电压达到千伏量级,多回击、长连续电流和地电位抬升是造成浪涌保护器(SPD)损害的主要因素;闪电定位系统探测性能的评估结果显示粤港澳闪电定位系统的闪电和回击的探测效率分别为96%和89%,定位误差算术平均值为532 m,回击电流强度的估算值约为真实值的0.63倍。     

大连地区闪电活动时空特征分析及雷击风险度综合指数预测研究

本文利用辽宁省大连市2007年1月—2011年12月连续5 a的闪电监测数据,分析了大连地区闪电频数和强度的时空分布特征,并基于雷电频次和强度构建雷电危险度综合指数预测模型。研究结果表明,大连地区闪电高发期集中在6—8月,该段时间内闪电数超过全年闪电总数的80%;6、7月雷电明显集中于午后和夜间,而从8月开始雷电发生时间向凌晨时段集中,午后明显减少,夜间闪电次数略高于白天。大连地区大部分区域的平均雷击密度值低于10次·km-2,两个极大值中心位于长海县和普兰店市;大连地区大部分区域的平均雷击强度值介于5~30 k A之间,平均雷击强度的极大值中心位于主城区、金州区、瓦房店市西部及庄河市东部,最大可达98 k A。本文依据模糊函数法综合闪电频次与雷击电流,构造雷电危险度综合指数预测模型,并以2011年4月14日雷击灾害为例,预报雷电危险度等级为4级。该模型可对大连地区的雷电危险度等级进行预测并发布预警,更加直观、方便、高效地为公众提供气象服务信息。     

基于地闪数据的雷电流幅值累积频率公式探讨

利用2007年和2008年浙江省气象部门闪电定位系统的地闪监测数据,应用Matlab数学软件中的曲线拟合工具箱,以最小二乘法原理对IEEE推荐公式和我国规程推荐公式进行最优化拟合,得出前者拟合效果优于后者的结论。通过分析IEEE推荐公式计算结果与实际值之间的相对误差,发现正闪雷电流幅值累积频率在(1kA,270kA)范围内相对误差绝对值较小,最大不超过10%;而负闪雷电流幅值累积频率在(-1kA,-300kA)范围内相对误差绝对值较大,最大值约为38%。针对上述情况,利用数学软件拟合出负闪(-1kA,-300kA)相对误差曲线的近似函数,修正了原累积频率公式,大幅度减小了其相对误差。其适用范围也从原来的(2kA,200kA)放宽至正闪(1kA,270kA)、负闪(-1kA,-300kA)。     

1971—2008年青岛地区雷电时空分布特征

选取1971—2008年青岛地区7个地面观测站雷暴日资料和2006—2009年闪电定位系统监测资料,统计分析青岛雷暴的时空分布规律,并以某大型石化项目为例,分析了该区域地闪的分布特征。结果表明：近38 a青岛地区雷暴日空间分布自东南向西北逐渐增多,季节性分布特征明显,主要集中在7月和8月。根据闪电定位资料,借助分析软件得出该石化项目附近雷电流强度分布图和雷电流累积概率分布曲线,进而得出对应的雷电流强度值,最大值为41.68 kA。利用闪电定位系统提供的地闪次数计算地闪密度Ng比用人工观测资料计算的结果更为客观,研究结果可为雷电灾害风险评估提供评估参数。     

基于LLS的多回击地闪及其雷电流幅值分布特征

为进一步研究多回击地闪参数分布特征, 以便为雷电防护工程设计和雷电物理研究提供参考, 根据湖北省雷电定位系统(LLS)2007年1月—2018年12月监测资料, 采用计算机编程处理和数理统计方法, 对多回击地闪次数、多重回击次数和不同类型多回击地闪雷电流幅值等参数进行了统计分析。结果表明: 多回击正地闪、负地闪和总地闪次数占其地闪总数的百分比分别为2.06%、34.76%和32.64%, 多重回击次数分别占其回击总数的0.01%、0.42%和0.40%, 多回击负地闪回击次数占多回击总地闪回击总数的99.69%。首次回击强度大于后续回击强度的多回击正地闪和负地闪分别占多回击地闪总数的82.52%和57.87%;在多回击地闪后续回击中, 正地闪约有9%的后续回击强度大于首次回击强度, 负地闪约有20%的后续回击强度大于首次回击强度。多回击正地闪和负地闪中值电流分别为59.30 kA和35.10 kA, 首次回击分别为90.90 kA和40.00 kA, 后续回击中分别为43.90 kA和33.00 kA。首次回击中, 多回击正地闪和负地闪雷电流幅值大于100 kA的累积概率分别为44.06%和4.64%, 首次回击强度大于后续回击强度的多回击正地闪和负地闪雷电流幅值大于100 kA的累积概率最大分别为52.21%和7.94%;后续回击中, 多回击正地闪和负地闪雷电流幅值小于等于40 kA的累积概率分别为41.80%和69.92%, 首次回击强度大于后续回击强度的多回击负地闪, 雷电流幅值小于等于40 kA的累积概率最大为77.71%。多回击正地闪和负地闪后续回击与首次回击中值电流的比值分别为0.48和0.83。拟合得出的不同类型的多回击正地闪和负地闪雷电流幅值累积概率公式, 拟合效果显著; 拟合公式中a值附近的雷电流幅值累积概率与b值呈显著正相关关系。      

2009—2012年中国闪电分布特征分析

运用全国雷电监测定位系统ADTD获取的2009年1月至2012年12月云地闪电资料,对我国闪电的时空分布特征进行统计分析。结果表明:地闪中负地闪占闪电总数的94%以上,正地闪占5%左右,我国闪电主要发生在5 9月,7、8月是闪电高发期,同雨带的推进有较好的对应关系。随着季风的推进,闪电从南向北,从东向西逐渐增多。闪电在夏季达最大,春秋季次之,冬季最小;闪电频次日变化主要呈单峰分布,全国闪电多发时段在16 17时,同强对流天气多发时段相对应。闪电总体分布南部比北部多,东部沿海比西部内陆多;闪电密度分布呈明显的地域性差异,其中华南地区、中东部地区以及四川盆地为我国闪电密度高值区;闪电白天主要发生在江浙以及广东沿海一带,夜间则主要发生在云贵、川渝内陆地区。午后至傍晚(14—20时)闪电最活跃,上午(08—14时)最不活跃。三个闪电高发区的闪电峰值所在月份不同,华南地区主要在6月,四川盆地主要在7月,而中东部地区则在8月出现最大值。春季闪电最活跃的区域是华南,这和该区域的前汛期降水密切相关。正负闪电强度主要集中在10~40kA,累计概率在60%以上的正、负地闪电强度分别小于60 kA和35 kA;累计概率在90%以上的正、负地闪强度分别小于140 kA和65 kA,闪电强度的低值区主要分布负闪,而正闪主要分布在闪电强度的大值区。     

揭阳地区雷电流幅值特征及累积概率公式分析

为研究揭阳地区雷电流幅值特征,本文利用2017－2020年揭阳地区雷电流数据,通过数理统计和matlab拟合工具箱,研究分析了雷电流幅值时间分布规律及幅值累积概率特征。结果表明：近4年揭阳地区共发生地闪回击62806次,其中0－200 kA幅值的回击次数占比约为99.81 %,正、负地闪回击频次随雷电流幅值变化整体呈现先增加后减少趋势。正地闪回击幅值大值区月份出现在3月和11月,负地闪回击幅值大值区月份为3月和10月,随着季节的推移,正地闪回击幅值大值区的出现时段逐渐推迟;负地闪回击电流幅值的大值区多出现在00:00－10:00。对比分析了IEEE和DL/T幅值累积概率推荐公式曲线,IEEE推荐公式曲线与实际值分布曲线基本重合,并得出了揭阳地区雷电流幅值累积概率拟合公式,与实际值的误差值介于-0.006－0.0005,为揭阳地区的防雷减灾工作提供参考。