倒置式大气平均电场仪

倒置式大气平均电场仪是为雷电预警系统地面电场仪组网而研制的。要求能在恶劣天气条件下工作，功耗小，单极性输出和有遥控输入端，本文叙述了仪器的技术要求，感应器结构，并介绍了线路工作原理和电路特点。最后了仪器的标定及环境试验方法。     

场磨式大气电场仪及其标校系统

大气电场仪作为雷电监测系统中的重要组成部分,其探测的精度准度对雷电的定位和预测起着至关重要的作用.由于大气电场仪是一种野外探测器,因此其精确度会随着时间的推移而降低.介绍了场磨式大气电场仪的结构原理,大气电场仪标校系统及其在实际工作中的应用.     

两站大气电场仪观测数据对比分析

文章旨在通过对相近的两个大气电场仪的大气电场强度进行分析,找出不同观测环境对观测值的影响。通过对距离相近的内蒙古气象局站和内蒙古医科大学附属医院站2018年8—9月以及2019年7—9月的大气电场数据进行波形对比、数据分析,得到不同天气条件下两站数据间呈倍数的相关性,晴天、阴天、降雨、雷暴4种天气的平均线性倍数分别为5.45、5.716、6.14、5.1。仅考虑距离因素时,由于内蒙古气象局站的大气电场仪距离附近最高建筑物较远,对该站大气电场的影响可以忽略。只考虑高度因素时,两站的相关系数为5.544。相比不同的天气条件,高度对两站数据线性倍数影响较大。为修订两站大气电场仪观测结果,调整预警阈值,提高多站大气电场仪监测预警的准确性提供理论依据。     

大气电场仪在雷电监测预警中的应用

1引言电场探测一般采用导体在电场中产生感应电荷的原理。从探测的对象上可分为地面大气电场探测、空中电场探测及空间电场探测。现阶段主要是对地面大气电场进行探测,从而监测被探测地区上空雷雨云的整个过程（起电过程、电荷积累程度和消散过程）。     

地面大气电场资料在强对流天气预报中的应用

利用大气电场仪对2008年6～10月天津地面大气电场变化进行连续监测。讨论晴空、稳定型降水、飑线和暴雨天气下地面大气电场强度特点,结合新一代多普勒天气雷达资料和闪电定位资料,对2008年9月4日飑线过程和2008年7月14日暴雨过程进行分析。结果发现:大气电场仪曲线在雷暴发生前15～50min剧烈变化,在强对流天气的雷电监测中有明显的指示作用。结合雷达资料和闪电定位仪资料能够提高雷电预警和短时临近预报的准确率,多站点的大气电场仪数据能够扩大雷暴监测范围并且判断雷暴云移动路径。     

大气电场仪在雷电预警中的应用

为了提高雷电预警和雷电防护技术服务,有效地探测雷电的发生、发展,利用大气电场仪,实时获取雷电的发生、发展观测数据,结合雷达、闪电定位、卫星等其他观测资料,追踪出雷电的移动轨迹和电场强度变化,按指数趋势对未来趋势进行系统分析,形成特定区域的雷电短时预警,避免和减轻雷电可能造成的灾害和损失。     

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。     

运用单片机设计大气电场仪的相敏检波器

1引言本文介绍了大气电场仪前置放大电路的设计,运用单片机AT89C52设计相敏检波器,把传统设计中的同步信号设计为单片机的中断信号。用单片机控制12位的AD574S转换器,根据转换器和单片机的引脚功能和编程要求,设计A/D转换器与单片机的接口、软件程序、电路来测量感应信号的大小及方向,并设计了警报电路系统。这样的设计原理简单,不用复杂的数学进行信号分析;     

DNDY地面电场仪预警系统和开展的业务

1 电场仪对雷电进行预警原理介绍 地面电场仪是直接安装在地面上进行电场测量的.云底部相反的电荷会被地面电场仪感应到,而在地面电场仪灵敏度范围内.地面电场仪上的感应电荷强度与云底部附近的电荷成正比,因此地面电场仪可以帮助我们实时探测其周围地区的大气电场信号.     

电场仪数据采集自记和实时显示记录系统

叙述了用单片机以大气电场仪测量值的Ａ／Ｄ转换和存贮,介绍了其硬件原理和两种工作方式以及软件编程,该系统提供了地面电场仪记录存贮的一种较为灵活方便的新方法。     

欧亚大陆晴天大气电场变化特征统计分析

对欧亚大陆中纬度陆地9个晴天大气电场观测站点的观测数据进行了分析。结果表明:欧亚大陆中纬度陆地9个站点晴天大气电场强度的日变化主要成单峰单谷和双峰双谷两种波形。各站点的晴天大气电场强度季节变化也较为明显:冬季晴天大气电场强度值较大,夏季晴天大气电场强度值较小。晴天大气电场强度值的日变化总体上与大气电导率呈负相关,与爱根核浓度、绝对湿度呈正相关,并且温度梯度也对其有一定的影响。     

2013年“西马仑”台风大气电场特征分析

利用中国气象局提供的台风定位资料和厦门市气象局测得的大气电场等资料,采用对比分析等方法分析了1308号台风"西马仑"登陆后的大气电场变化特征及其与闪电和降水的关系。分析结果表明:测站大气电场、降水和地闪的变化主要受"西马仑"台风后部云系影响。降水强度与负电场强度之间有着较好的对应关系。强降水时段地闪频次较低;地闪活动滞后于大气电场变化5~20min,地闪密集时段也是大气电场跳变最为剧烈的时段。     

基于大气电场的雷电监测预警方法

利用大气电场强度数据设计了一种雷电监测预警方法,并对江西省南昌县2020年8月的一次雷电过程进行预测。首先对大气电场仪采集的电场数据进行去噪处理和缺失填补,然后利用经验模态分解法分解大气电场数据,得到大气电场数据的幅值和频率的分布特征,运用多元回归模型构建雷电预警模型,预测未来一段时间内的大气电场强度值。参考大气电场强度等级划分表,开展雷电监测预警。结果表明,运用模型预测的大气电场强度结果与实况之间的可决系数均在0.9以上,即大气电场强度预测结果与实况较为接近,该监测预警方法具有一定的可行性。     

基于小波分析的地面大气电场观测数据处理技术研究

使用南京信息工程大学实验场的AMEO340电场仪一年观测试验资料,将大气电场仪采样序列数据经快速傅里叶变换,得到序列的功率谱,对晴天和伴有闪电天气的地面大气电场数据进行小波函数为sym5的7层分解,某种程度上降低了地面大气电场数据波形的重叠度。通过对伴有闪电天气的地面大气电场数据进行小波7层分解,地面大气电场信号的低频部分不仅突出显示出地面大气电场值的主要变化趋势,而且能清晰地分辨出闪电过程中较强的正负地闪次数,为利用地面大气电场强度值的变化特征进行闪电预警提供了更有效的信息。     

基于地面电场资料的雷暴临近预报研究

利用总体平均经验模态分解算法(EEMD),对南京地区2010—2011年6—8月近地面大气电场资料进行分析,研究了晴天、弱雷暴和强雷暴天气条件下大气电场的振荡特征。在单站电场仪观测范围内,以晴天大气为背景场,根据固有模态函数(IMF)方差最大值对应层数的动态特性,建立并验证了两种强度的雷暴临近预报模型。结果表明:弱雷暴发生前IMF方差最大值对应层数跳变幅度较平稳,而强雷暴跳变幅度逐渐加剧。对IMF方差最大值对应层数进行三次样条插值,可直观地表征雷暴发生发展过程,延长预报时间至1 h。利用这些特征对92个独立样本进行预报效果检验,预报的准确率为73.3%,虚警率为14.5%。     

山西省中北部地区近地面晴天大气电场特征及其与污染物的关系

对2013—2015年山西省大气电场监测系统8个观测站点的观测数据进行了统计分析。着重分析了山西省中北部地区近地面晴天大气电场的时间变化特征,以及大气电场与SO2、NO2、PM10、PM2.5浓度的相关性。结果表明:8个站的日变化均为双峰双谷型,具有典型的大陆型大气电场特征。第一个波谷均出现在04:00—06:00(北京时,下同),第二个波谷出现在12:00—16:00,下午的波谷略低于早晨;第一个波峰出现在07:00—10:00,第二个波峰出现在19:00—21:00,傍晚的值略低于上午。日变化与太阳对地面的辐射和人类活动保持较好的一致。8个站的大气电场年变化为单峰单谷型,波谷出现在夏季,波峰出现在冬季,春季和夏季、夏季和秋季的交界明显,秋季和冬季、冬季和春季的交界不明显。晴天大气电场的变化与大气中SO_2、PM_(2.5)的浓度有较好的一致性,呈正相关,与NO_2、PM_(10)的相关性较差或不相关。     

青岛地区电场仪资料在一次雷暴天气过程中的应用分析

利用大气电场仪资料,结合天气实况、天气雷达和闪电定位仪等资料,对2013年7月1日青岛地区一次雷暴天气过程进行了综合分析。结果表明,当地面电场强度曲线在几十到几百毫秒量级内发生极性反转,变化幅度在2 kV/m以上,且完成后电场值会迅速回到极性反转前的电场值附近时,可以判断为发生了一次地闪。单站电场强度曲线可以反映出雷暴云与测站间距离的变化,闪电发生前电场强度的增加可为雷电预警提供时间。大气电场仪组网监测资料可以对雷暴云的移动路径做出判断。综合分析大气电场仪组网数据、天气雷达以及闪电定位资料等多源资料,可以更好地判断雷暴云的活动状况,提高雷电的预警准确率和时间提前量。     

小波分析在雷击大气电场波形去噪分析中的应用

雷击时大气电场信号中混杂的噪声信号影响对真实大气电场信号的分析、提取和使用。文中通过计算仿真信号和去噪前后真实电场信号的均方误差,分析选取不同的小波函数、阈值法和小波分解层数对去噪效果产生的影响。考虑雷击时大气电场信号的信噪比,选用sym5小波和db5小波与minimaxi和rigrsure阈值法结合,且对小波的分解层数选用6~7层,进行大气电场波形的去噪处理,其去噪效果比较理想。最后,将该方法用于实际雷击大气电场波形数据的去噪处理,对雷击时电场波形的突变性检测中,在20个样本中有14个在首次雷击前1.5~2 h具有突变过程,占70%,这为将大气电场仪资料引入其他气象参数预报模型提供了切入点。     

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.