DDW1闪电定位系统及性能评估

北京华云东方探测技术有限公司于2016—2018年在广东组网建设了DDW1闪电定位系统, 对一次雷暴过程的观测表明，DDW1定位数据与雷达回波强回波区之间在空间分布上具有较好的一致性。进一步利用2018年中国气象科学研究院在广州从化地区获得的触发闪电试验数据和全闪定位数据对DDW1闪电定位系统性能进行了评估，验证了其探测效率、定位精度等指标。结果表明：对于6次包含有回击过程的人工触发闪电事件，DDW1闪电定位系统全部探测到，地闪探测效率为100%；对于这6次触发闪电中的所包含的27次回击过程，该闪电定位系统共探测到17次，回击探测效率约为63%，对这些回击过程的平均定位误差约为464 m，电流反演误差为1149%；对比高精度全闪探测数据，DDW1的全闪探测效率为50%。     

基于雷声到达时间差的单站闪电通道三维定位系统

利用麦克风阵列采集雷声信号,设计了一套由麦克风阵列和便携式数据采集存储设备组成的单站闪电通道三维定位系统,采用CCF相关函数法计算了雷声脉冲信号到达不同麦克风的时间差,通过最小二乘法获得声源的方向角和仰角信息,并结合声源与麦克风阵列的距离定位声源的三维位置。对一次包括8次回击的人工触发闪电过程进行了观测,得到多个声源点的三维定位信息。系统的定位结果与高速摄像的观测结果具有较好的一致性,定位方法合理、可行,为进一步研发便携式闪电通道三维定位系统奠定了基础。     

粤港澳大湾区两套闪电定位系统地闪探测性能的对比分析

根据2014—2018年粤港澳闪电定位系统(GHMLLS)和广东电网地闪定位系统(GDLLS)两套闪电定位系统的观测资料, 对粤港澳大湾区范围内二者的地闪探测性能进行评估和对比, 结果表明, 在粤港澳大湾区, 对于地闪回击记录, 从各月份记录和空间密度的分布上来看, GDLLS的探测数都多于GHMLLS, 二者的比值为1.24;两套系统总回击、负回击、正回击的月分布和日变化特征基本一致; 两系统地闪回击的匹配记录在大湾区大部分区域内的偏差量都在1.5 km内; 对于匹配后的负、正回击电流峰值, 二者有较强的相关性, 相关系数分别为0.99和0.98, GDLLS的负、正回击电流峰值分别为GHMLLS的1.47倍和1.45倍。      

基于卫星资料的全球闪电定位系统探测效率评估

基于2005-2010年间OTD/LIS闪电观测数据,评估了同期全球闪电定位系统(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)的平均探测效率,分别就全球和三大闪电高发区的闪电活动特征,对WWLLN的探测效率进行了讨论分析。OTD/LIS探测得到的全球闪电密度最高值在非洲地区,为160.7km^-2·a^-1;而WWLLN探测到的闪电密度的最高值在北美洲为15.7km^-2·a^-1。由于WWLLN探测系统子站在全球布网不均匀,在全球不同区域,WWLLN的探测效率不同。在东南亚地区,WWLLN的探测效率为8.62%;在非洲地区,WWLLN的探测效率为1.86%;在南北美洲,WWLLN的探测效率为7.18%。除此之外,随着月份的变化,不同地区WWLLN的探测效率也不尽相同。如在东南亚,12月的探测效率最高为13.78%;非洲地区2月探测效率最高为2.49%;南北美洲地区,10月探测效率最高为8.44%。随着站点的逐年增多和定位方法的改进,WWLLN的探测效率也在不断提高。3大闪电高发区WWLLN的探测效率呈现明显的逐年增高。     

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。     

基于声光信号的单站式闪电三维通道定位系统

目前基于雷声的三维定位系统多停留在实验阶段,从业务化运行的角度考虑,改进了单站式闪电三维定位系统的麦克风阵列,设计了定位算法,利用该系统采集了2014年夏季南京地区的部分闪电数据,并从计算耗时的角度对三维通道实时定位的可行性进行了研究。结果表明,基于声光信号的单站式闪电三维通道定位系统可重构闪电的三维通道;对连续的雷声信号进行分帧,帧长取0.03 s时,声源定位点可描绘出清晰的闪电主通道;采用分组保存和处理闪电声光信号的方法,可实现实时定位,当一组数据的保存时间为50 s时,计算耗时为46.507 s。     

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。     

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。     

上海市两套闪电定位系统探测能力对比分析

为综合评价上海市两套闪电定位系统(Vaisala和Earth Network Total Lightning System)对上海及周边地区地闪的探测能力,利用2015 2016年两套闪电定位系统数据,从地闪数据量、雷电强度、时空分布、空间匹配度和定位精度等多个方面展开对比。结果表明,在上海市范围内相同时间段内Vaisala探测到的地闪频次稳定大于Entls的,但在上海市区域外则相反。两套系统探测到地闪雷电流强度呈单峰分布,以10~20 k A区间内的雷电居多。从数据空间匹配度来看,上海北部地区及杭州湾南岸,Entls相对Vaisala地闪探测的匹配度达70%以上,在上海市范围内该匹配度降至20%左右。两套系统探测到的地闪定位误差大部分集中在5 km以内,且以0~2 km为主。雷暴过程中两套系统探测的地闪随时间变化趋势较为一致,且与雷达回波有一定的匹配度。因此,两套系统都能实现对上海及周边地区地闪的探测,但由于设备型号、探测技术和自身误差等方面的差异,数据量上有差异,需要长时间积累数据进行对比分析,才能更好地利用数据,为防雷减灾服务。     

基于实况资料的闪电定位系统定位精度分析

对江西省2013—2014年雷击造成死亡、因雷击造成气象仪器运行中断的个例进行回访和筛选,选取事故发生地点、时间确定的样本。与样本对应,在江西省闪电定位资料中选取同一时间段、同一地点附近的地闪,计算两者的经纬度差,并计算两点间距离。通过直击雷样本对比分析得出闪电定位最小定位误差平均为0.958 6 m。同时,通过对气象仪器电磁脉冲与雷电波侵入故障样本分析得出,4 km范围内的地闪有可能造成因雷电电磁脉冲对仪器设备的损坏。     

一次特大暴雨过程三维和二维系统闪电特征对比分析

利用三维(ADTD-2C)和二维(ADTD)闪电定位系统资料,对比分析了湖北省一次特大暴雨过程中两套系统闪电活动特征,得出以下结论:(1)本次过程中地闪多于云闪,二者均以负极性为主.(2)三维系统正地闪在地闪中的占比低于正云闪在云闪中的占比,高于二维系统正地闪在地闪中的占比.(3)三维系统雷电流幅值集中分布在0～30 ...     

基于ADTD系统的闪电频次分布特征分析

闪电频次是反映雷电活动强弱特征的重要参数。在统计分析重庆市ADTD系统地闪监测资料的基础上,重点分析闪电频次的极性、幅值、雷电流波头陡度和时间分布特征,同时利用GIS软件获取地闪点的高程属性,初步分析了其空间分布特征。结果表明:闪电频次随极性、雷电流幅值和陡度不同而差异显著;闪电雷电流幅值和陡度的频次呈现对数正态分布;闪电频次的月际分布特征表现为正闪集中在4—7月,负闪集中在7—8月;日际分布特征表现为闪电频次主要集中在03:00—07:00和15:00—19:00;在高度空间分布上闪电发生频次最高地区为海拔300~500 m的区域,以后呈现随高度上升而呈递减趋势;在纬度分布中,高频区域分布在28.9~30.3 °N,次高频地区为30.7~31.5 °N之间;经度分布特征来看,呈现双峰双谷（两个峰值区分别为105.9~106.9 °E、108.1~109.1 °E）;高幅值区域正负闪频次比值高于低幅值区域;闪电频次较高地方集中在重庆市东北部、东南部和西部等地。在此基础上获得了重庆地区的雷电流幅值和陡度频次分布表达式,为雷电防护提供了重要的理论基础。      

基于VLF/LF三维闪电监测定位系统的北京闪电特征分析

利用北京地区VLF/LF三维闪电监测定位系统的2015年1月—2016年12月的数据资料,分析北京地区总闪、云闪和地闪的时空分布和电流强度特征。结果表明:（1）北京地区闪电主要发生在6—9月,峰值出现在7月;一天中闪电高发时段在15时—次日02时,总闪频数的日变化存在3个峰值,分别出现在15、20时和次日02时。（2）北京地区总闪密度高值区主要集中在两个区域:①门头沟区中南部至昌平区中西部山前一带;②密云、顺义和平谷三区交界的山前一带。云闪和地闪密度的大值区也基本出现在这两个区域。（3）云闪高度主要集中在9 km以下,且3~6 km的云闪频数最多;云闪高度约在15 km以下时,平均雷电流强度随云闪高度的增大而增大,而超过15 km的平均雷电流强度随云闪高度增大而减小。（4）闪电雷电流强度主要集中在5~50 kA,雷电流强度大于100 kA的闪电很少发生;闪电频数高的时段平均雷电流强度较小,闪电频数低的时段平均雷电流强度较大。      

A PARAMETRIC METHOD OF SITE ERROR ESTIMATION FOR A LIGHTNING LOCATION SYSTEM

In this paper,a parametric method of site error estimation is developed for a lightning location system (LLS)which consists of three or more direction finders (DFs) and one position analyzer (PA). The site error for eachDF is a function of bearings measured by the DF, and is assumed to be limited-term harmonics. The problemof site error estimation is reduced to a non-linear unconstrained minimization problem by employing the eigentechnique (Orville Jr., 1987). The site error can be found directly by minimizing the objective function. By using the data set obtained with the LLS of three DFs in Beijing area during the summer of 1988, thesite error correction curves for all DFs were found. About 4900 lightning flashes detected by the three DFswere used. The results showed that about 95% of the flash residuals of the sample were within ± 1 degree aftercorrections. The lightning locations with site error corrections were more consistent with the corresponding radarechoes than those without corrections.     

苏州地区雷暴活动规律和雷灾分析

本文利用苏州气象局布点的4台可覆盖整个苏州地区的闪电定位仪观测资料,统计分析了苏州地区近几年的落雷密度和年平均雷暴日等雷暴活动规律;然后再结合苏州地区1999-2003年雷电灾害实例和雷灾发生的原因,分析给出苏州地区雷灾的特点和发生规律,为今后防雷工作的开展提供科学依据。     

强雷暴天气的闪电和雷达回波特征个例分析

利用粤港澳闪电定位系统、广州多普勒天气雷达和自动气象站等资料,分析了2017年6月2日发生在广州市中北部的一次强雷暴天气过程的地闪变化特征及闪电与雷达回波特征的关系.(1)本次强雷暴天气是华南一起典型的以西南急流和切变线为环流背景的强对流天气过程.在整个雷暴生命史中以负地闪为主,占69.3％;正闪在雷暴发展的初始和结束...     

EVALUATION OF GROUND STROKE DENSITY DISTRIBUTION AND LIGHTNING DETECTION EFFICIENCY IN BEIJING-TIANJIN-HEBEI AREA

It is possible to understand the lightning activities in a specific region and compare test resultsof different apparatus only when a reliable evaluation of detection efficiency distribution pertainingto a particular lightning location system(LLS)is available.Based on the data in 1992.an approximate evaluation of detection efficiency spatial distribu-tion for single-station lightning location system(M-LDARS)and LLP three-station lightning loca-tion system in Beijing-Tianjin-Hebei area is presented in the paper,showing that the average detec-tion efficiencies are smaller than 48% and 46% respectively.In addition,the article offers an eval-uation of spatial distribution of ground stroke density(D_g)and positive stroke percentage,indicat-ing that six high stroke density zones exist along the southeastern sides of the Taihang and Yan-shan Mountains.The stroke density of mountainous region is higher than that of the plain region,in contrast to the case of positive stroke percentage.Also,it is shown that within a radius of 250km,the average of D_g is 1.2(km~(-2) a~(-1))while the average positive stroke percentage is 10.9%.Finally,the paper proposes a possible test method of accurately evaluating the spatial distributionof detection efficiency(A).     

COMPARISON OF SINGLE-STATION LIGHTNING LOCATION WITH THREE-STATION MEASUREMENTS AND RADAR DATA

A single-station or monostatic lightning detection and ranging system (M-LDARS),that is based on Wait's wave propagation theory and arrival-time differences between sky- and ground-wave atmospherics,has been developed by the University of Science and Technology of China (USTC).Lightning location by the system was compared with a three-station lightning location (TLL) system during July and August 1991 in Beijing,under the support of Chinese Academy of Meteorological Sciences (CAMS).The experimental results show that M-LDARS system can be used to observe direction,distance,intensity and polarity of cloud-to-ground strokes with good confidence for ranges less than about 250 km.90 percent of M-LDARS location points were within radar echoes,i.e.about 90% of the points were inside of the 0 dB isoline or outside,but within 10 km of the 0 dB isopleth.Average direction deviation and relative average deviation of distance between the single- and three-station measurements are respectively 12.8° and 14.1%.     

镇江地区雷暴日的时空分布及雷暴日异常多年的特征分析

对1959—2000年镇江地区4个县市年雷暴活动日数时间序列进行EOF分析，并在此基础上，分析了它们的时空分布特征，并用合成分析研究了雷暴活动日数异常多年同期及前期的500hPa高空环流背景场先兆特征和赤道东太平洋海温异常情况，为雷电预报和防雷减灾工作提供有参考意义的结果。