大气电场的FFT频谱分析及雷暴预报研究

采用傅里叶变换方法将时域数据转换到频域,针对首次地闪发生(简称“雷暴天气”)和首次地闪不会发生(简称“非雷暴天气”)的大气电场强度数据做了幅度谱分析.研究发现,首次地闪前0.5h的大气电场数据与非雷暴天气中任意时段0.5h的大气电场数据的幅度谱分布具有明显差异,两类天气的幅度谱分布有一定规律可循.在此基础上对样本整理分类,将两类天气的平均幅度谱视为判别标准,利用欧氏距离判别法,对63个未知天气样本进行判别分类和效果检验,结果表明,此方法可供短时临近的首次地闪预警工作中予以参考.     

基于电气〖CD*2〗几何理论的建筑物受雷击致物理损害概率计算

雷电灾害风险国家标准GB/T217142-2008风险管理中,把雷击建筑物导致物理损害的概率PB作为防雷级别(LPL)的函数取值,没有考虑建筑物的尺寸等参数,较为笼统。本文利用电气〖CD*2〗几何理论（Electro Geometric Model, EGM）,建立雷电击中建筑物的模型,研究PB与建筑高度、接闪器高度及安装位置等建筑物本身的参数关系,结合雷电流概率模型推导出更加有针对性的PB计算方法。将此方法用于实体建筑物PB值的计算,与国标给出的值进行比较。结果表明,使用EGM算法计算PB比使用国标给出的参数和方法计算的建筑物雷击风险值普遍增大。论证了这种方法的实用性意义。     

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。     

降维思想在统计雷击大地密度中的应用

在统计雷击大地密度的过程中,需要划分公里网格,然后对落在网格内的闪电数据进行统计.首次提出利用降维思想统计雷击大地密度.利用统计出的数据绘制等值线时,每个数据都参与了等值线的绘制,不会出现丢失数据的现象.给出了手工统计的方法,同时利用Java语言编程实现了降维的统计方法,提供了友好的人机对话界面.实践证明,该统计方法具有很好的实用性.     

基于DFA的雷暴日时间序列分形特征分析

运用最小二乘法、非趋势波动分析(DFA)与小波变换三种方法对比分析许昌市1961—2012年52 a雷暴日时间序列的变化特性,揭示雷暴日的长程相关性及其内在规律。研究结果表明:许昌市52 a月雷暴日时间序列属于分形时间序列,存在内在的长程相关性,其雷暴日数每10 a减少1.6689天,雷暴日时间序列长程幂律相关的标度指数为0.8940,该幂律关系至少可持续17个月,并将2011年和2012年观测数据作为验证数据加以验证,结果与DFA分析结果一致;雷暴日时间序列具有2个显著的标度不变区域,存在一个突变点,反映了雷暴日系统具有复杂的物理作用机制;三种分析方法均得出许昌市雷暴日呈减少趋势的结论,最小二乘法虽然能定量计算出雷暴日每10 a的减少量,但年度尺度较大,精确度变低,而DFA和小波分析法的分析结果更加细致;但在定量描述雷暴日变化趋势上DFA法优于小波分析结果,而在分析雷暴日时序的细节分量和周期特性时小波分析更加清晰;DFA法可作为预测未来雷暴日发展趋势时长的有效方法之一。