闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.     

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.     

一种新的雷电日及雷电参数统计方法

为更好地应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日及雷电参数,利用滇中地区1987～2006年49个气象站点雷电观测资料和2005～2006年闪电定位探测资料,在对比分析气象观测雷电资料与闪电定位探测雷电资料的基础上,提出了一种新的适用于自动监测雷电日的统计方法--网格法.网格法划分统计区域详细、合理,其雷电日统计值与传统气象雷电日有可比性.长期气象雷电日资料是选定网格大小的参考标尺,滇中地区取0.175°×0.175°网格统计值为其年平均雷电日,取0.3°×0.3°网格统计值为其最大雷电日.用网格法对雷电参数进行统计结果显示:滇中地区雷电日和雷电密度有显著的局地变化特征,地闪密度与闪电强度成反比关系.此结论为防雷工程设计、雷电灾害评估和雷电成因分析提供了较好的理论基础.     

雷电预警预报和科研工作

为提高雷电防护的科技含量,进一步提升防雷技术水平,山东省雷电防护技术中心高度重视雷电预警预报和雷电防护科研工作。山东省气象部门于2006年7月建成了由13个闪电定位仪组成的覆盖全省的闪电监测定位系统,可以实时获得闪电发生的时间、位置、极性、强度、雷电流陡度等参数。     

LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的对比分析

为了更全面地了解LD-Ⅱ和ADTD型闪电定位资料的准确性,利用安徽省2010年3—9月两套闪电定位系统监测到的资料,对比分析安徽省雷电活动规律,结果表明:两套资料在地闪总数、地闪时间变化、地闪空间分布、雷电流极性和强度等方面都存在较大的差异,LD-Ⅱ型闪电定位系统积累的资料时间较长,但ADTD型闪电定位系统在地闪空间分布、雷电流极性和强度的探测方面准确度更高.与雷灾资料对比发现,ADTD型闪电定位仪监测到的闪电记录距离受灾点较近、误差较小.     

一次致灾雷暴过程的闪电雷达回波特征分析

利用雷电监测预警网、多普勒雷达、区域自动站降水同步资料,对2009年7月6日发生在秦皇岛市的一次大面积致灾雷电、暴雨天气,进行了详细分析.结果表明:本次致灾雷电过程以负地闪为主,闪电出现频率最大为712次/h.闪电放电轨迹分布特征呈西北—东南分布,由北向南移动,闪电出现频率最大时,每小时降水量超过100 mm,闪电发生...     

基于雷电监测数据的雷电流幅值累积概率分布特征

利用江西省2006—2015年闪电定位系统监测资料,通过数理统计、回归分析等方法,分析江西省雷电流幅值概率以及雷电流幅值累积概率分布特征。结果表明:基于雷电监测数据获得的雷电流幅值累积概率分布拟合公式,一定程度上反映了江西省雷电流幅值累积概率变化特征。正、负极性雷电流幅值平均概率分布特征均表现出明显的堆积效应,且正极性的集中中心小于负极性;同时,正极性闪电相对负极性闪电出现大幅值的概率更高。负闪电实测曲线与拟合曲线完全一致,总闪电实测曲线与拟合曲线基本一致,拟合效果较负闪电稍差,较正闪电好。推导出的江西省正、负闪电和总闪电的雷电流幅值累积概率分布公式,对解决电力系统中由于雷电流幅值造成的雷击输电线路故障并采取有效的解决方案具有一定参考价值。     

武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动分析

利用湖北省地面雷暴日资料和闪电定位监测资料,采取数理统计方法,对武汉至广州高速铁路湖北段沿线雷电活动进行分析。结果表明：其沿线一年四季均有雷暴发生,且处在湖北省闪电高密度区;夏季平均雷暴日最多,冬季平均雷暴日最少,4-8月闪电次数占全年闪电总次数的91.5%,为闪电集中发生期;一天中闪电次数集中出现在15-19时,也是对流性雷电天气集中发生期和雷电防御关键时段;咸宁北站一带闪电密度最大,雷电活动较频繁,是雷电防御重点地段。     

2013年陕西省雷电活动特征分析

2013年陕西省雷电天气频发,通过对全年雷电监测资料分析可以看出:全省共发生闪电223 458次,总闪电频次为有闪电定位监测记录以来最高值,闪电集中发生在7—8月,8月份闪电最密集,是有闪电定位监测记录以来8月份的最高值;8月11日的区域性雷电天气过程范围广、强度大,持续时间长;8月4日的局地性雷电天气过程发生时间集中、频度大、伴随天气剧烈。     

雷电资料与雷达数据综合分析系统的设计与实现

利用Microsoft VC#和.NET 2.0编写的雷电资料与雷达数据综合分析系统,能够在雷达地图上显示产品雷达图及同步闪电数据.并对选取矩形区域的雷达闪电图进行分析,分析出在雷达不同值的区间上闪电的分布情况;按照回波不同强度来统计所选区域内闪电个数、闪电比等具体信息,将所选区域的图像保存到事先设置的路径中,可以自动按顺序播放雷达图,方便寻找雷达预测雷电的规律.     

闪电定位系统与人工观测雷电日参数对比分析

雷电日是反映雷电活动规律的重要参数。通过对重庆地区35个区县人工观测雷暴资料(1951—2009年)和闪电定位系统监测资料(1999—2008年)的数理统计,重点分析了人工观测雷暴日、闪电定位系统监测的雷电日和雷击大地密度特征。结果表明:人工观测的雷暴日数远小于闪电定位系统监测获取的数据;人工观测的雷暴日局限于个人差异和地形影响,而闪电定位系统监测的雷电日局限于探测方法和设备的灵敏性,不能完全客观反映各地区雷电活动规律;雷击大地密度客观真实反映各地雷电活动特征,在此基础上获得了有效反映雷电活动规律的雷电日参数,为雷电灾害风险评估与防雷设计提供参考。     

雷电临近预警系统的运行试验

介绍了中国气象科学研究院研发的雷电临近预警系统(CAMSLNWS)在北京地区开展的业务运行试验.通过运行测试以及预警结果与闪电监测结果的对比评估,表明:CAMS.LNWS能够稳定运行,定时读取多种探测资料、自动生成并循环显示雷电发生概率、雷电活动区域移动趋势和重点区域雷电危险度等级三种雷电临近预警产品;CAMS.LNWS的雷电发生概率预警产品具有较高的命中率,能够较好地对0～30min内可能发生闪电的区域进行有效预警;随着预警时间的延长,CAMS.LNWS的预警效果会有所降低.     

呼和浩特地区闪电活动与海拔高度相关性分析

文章利用2013—2017年呼和浩特地区闪电定位资料和90mDEM资料采用ArcGIS空间分析法、相关性分析法、数理统计等方法,分析了呼和浩特地区闪电活动与海拔高度之间的相关性,结果表明:呼和浩特地区以负闪电活动为主,闪电活动与海拔高度有一定的相关性,正闪电频次、负闪电频次与海拔高度呈负相关性,正闪电雷电流强度平均值与海拔高度呈负相关性,负闪电雷电流强度平均值与海拔高度没有相关性。本文分析结果为今后防雷减灾工作提供一定的技术支撑、为区域性雷电灾害风险区划提供有针对性的理论参考。     

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。     

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.     

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。     

湄潭县浙大旧址古建筑雷电防护初探

该文利用湄潭浙江大学旧址实地勘察数据、湄潭县40a气象观测资料和6 a贵州闪电监测网实时数据资料进行统计分析,通过IEC62305-2雷电风险评估方法对湄潭浙大旧址进行雷电灾害风险分析计算,得出:该区域属高雷暴区域,雷电灾害发生的风险较高,按第二类防雷建筑物考虑防雷措施可以使雷电灾害风险降低至可承受范围,为浙大旧址修缮时设计防雷提供科学依据.同时该结论也可作为同类古建筑雷电防护设计参考.     

闪电位置图形处理系统

本系统与LLP公司出品的闪电位置分析仪连为一体,可以实现闪电资料实时处理、显示地闪位置和自动整理、记录闪电数据,定时或实时向用户传送闪电数据,并能以不同的地理图为背景及时反映闪电活动演变规律及移动路径,显示雷电图直观形象。也可实现闪电资料的格式化处理及向用户提供接口,为研究、统计、分析雷电资料提供了方便。新研制的系统与原系统一起组成了一个完整的雷电观测网络,扩大了其应用功能,提高了应用效益。     

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。     

基于闪电定位系统的吉林省闪电活动及特征参数分析

1引言 2007年吉林省建成了闪电定位监测系统,全省共布设了12个LD—II型闪电定位子站,构成覆盖全省的闪电定位监测网,为吉林省雷电活动及特征参数研究提供了较为科学、准确的数据,为进一步开展雷电业务、开发雷电服务产品奠定了基础。