粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

为了评估不同聚类算法对雷暴系统的识别效果,进一步提高雷电临近预报能力,本文采用地闪定位数据和雷达反射率数据,利用基于密度的空间聚类(Density-Based Spatial Clustering of Application with Noise,DBSCAN)、快速搜索和查找密度峰聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,CFSFDP)以及改进的快速搜索和查找密度峰聚类(Extended Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,E_CFSFDP)三种聚类算法,对2018年9月21日19∶15—20∶57(北京时)发生在(114°—117°E、27°—30°N)区域的一次雷暴过程进行了聚类识别计算,探讨了三类聚类算法在雷暴系统识别中的差异。结果表明：(1) DBSCAN算法在地闪数据分布清晰且不同数据簇之间有显著距离间隔时,分类识别的准确率较高;当各个闪电数据簇的簇间距离或密度相差很大时,分类识别的准确率较低;(2) 地闪数据“无密度峰值”分布时CFSFDP算法会分裂出错误类,每个闪电数据簇仅具备唯一的密度峰值点是CFSFDP算法识别准确的前提条件;(3) E_CFSFDP算法解决了CFSFDP算法的“无密度峰值”问题,受地闪数据分布影响较小,因此基于E_CFSFDP算法的雷暴系统识别准确率明显高于DBSCAN和CFSFDP算法。

     

基于雷电监测资料的南充市雷电灾害风险区划研究

选取闪电密度、雷暴日、经济损失风险、生命损失风险等作为各县(市、区)雷电灾害易损性评估指标;并在此基础上,建立雷电灾害评估体系,对各县(市、区)的雷灾易损性进行了综合评价,进行区划分析。基于南充市雷电监测数据和人文经济指标而制作的全市雷电灾害风险区划,可以为全市雷电灾害防御提供科学依据,能有效降低因雷电灾害带来的生命财产损失和社会影响,提高灾害天气预报、预警能力,提升气象防灾减灾能力。基于南充市雷电监测数据而统计出的闪电密度、雷暴日数更具客观性。     

基于GB/T21714的雷击风险评估软件设计及参数探讨

根据模糊理论和层次分析的方法, 建立自然风景区雷电灾害风险评估模型。以三峡某自然风景区为例, 选取符合该景区特性的准则层和方案层及其参数值, 评估雷击人员伤亡损失风险, 提出切实有效的整改措施。评估结果表明:该自然风景区雷电灾害风险较高; 闪电密度、雷电流强度、雷电预警和响应系统、直击雷防护措施以及防接触和跨步电压措施对该自然风景区雷电灾害风险影响程度最大; 为了减小雷电灾害风险, 该自然风景区应建立雷电预警和响应系统, 设置临时避雷场所, 完善直击雷防护措施以及防接触和跨步电压措施, 并进行防雷装置安全性能常规检测。

     

大理岩破坏的声发射双主频特征及其机制初探

因试样制备、试验操作等限制,获得饱和岩石的直接拉伸强度较为困难。为对饱和硬岩的直接拉伸强度进行合理估算并验证其可靠性,同时分析水对估算误差的影响,设计完成了干燥、饱和状态下两种硬岩的单轴压缩和直接拉伸声发射试验。基于Griffith理论和Hoek-Brown(H-B)强度准则,通过裂纹体积应变法确定岩石起裂应力,估算饱和硬岩的直接拉伸强度和H-B强度参数m_i。结合声发射波形信号频谱特性,分析两者估算结果的准确性。结果表明,基于Griffith准则并采用起裂应力估算饱和硬岩的直接拉伸强度是一种较可靠的方法。对于干燥硬岩,该方法确定的直接拉伸强度估算值比试验值偏小。饱和硬岩直接拉伸强度估算值与试验值基本接近,这是因为硬岩饱和后,延性和蠕变趋向增强,并发生更多的微观拉破裂。饱和硬岩的m_i值增大与增多的微观拉破裂有关,m_i值变化可用于描述饱和硬岩的软化程度。基于Griffith准则并采用起裂应力估算的岩石直接拉伸强度和H-B强度参数m_i可用于岩体工程的早期设计。     

基于动态重力信息的地震前兆与强震短临预报

地震预报是当今世界尚未破解的重大科技难题,短临地震预报是地震预报的难点,有效的前兆信息则是短临预报的关键。笔者围绕短临地震预报难题,研制了高精度动态固体潮汐重力仪和大气潮汐重力仪,成功捕获到2010～2023年间的玉树7.1级地震、土耳其7.8级地震等震前几十个小时的动态重力场变化信息。这些信息再现了强震孕育–发生的过程,初步揭示短临阶段“基本稳定→闭锁蓄能→震前平静→能量释放”的强震物理机制,可作为短临地震预报的前兆信息。为实现对短临地震“时−空−强”的准确预报,提出通过动态重力场变化组网观测和分布式前兆信息数据库建设,进一步揭示不同类型地震的动态重力信号响应规律,建立强震发生概率、时间、震中位置及震级预报模型的可行性路径,渴望破解强震短临预报的世界难题。     

2011—2012年广州高建筑物雷电磁场特征统计

为研究不同高度的建筑物对雷电磁场的影响,对2011年7月—2012年8月广州高建筑物雷电观测试验中获取的雷电磁场波形数据进行统计分析,共选取击中14个高建筑物的40次雷电 (均为负极性雷电) 的磁场数据,结果表明：高建筑物对回击磁场峰值有增强作用,且建筑物越高对回击磁场峰值的增强作用越大,高度在200 m以上的建筑物上雷电首次回击磁场峰值的几何平均值是高度在200 m以下的建筑物上的2.4倍;高建筑物雷电回击的磁场波形呈多峰特征;观测到的20次击中200 m以下高建筑物的雷电中,有13次 (65%) 雷电首次回击的磁场波形出现后续峰值比初始峰值大的现象,击中200 m以上高建筑物的14次雷电中有8次 (57%) 出现该现象;40次高建筑物雷电中有22次 (55%) 为多回击雷电,135个回击间隔时间的几何平均值为69.1 ms, 多回击高建筑物雷电中有10次 (45%) 出现继后回击的磁场峰值大于首次回击磁场峰值的现象。     

山东地区闪电特征分析

利用2007—2011年福建省ADTD闪电定位监测数据, 选取了雷电流幅值和陡度2个参数作为闪电强度的评价指标, 根据其统计特征进行了分析, 通过确定权重和统一量纲, 将2个参数融合在一起, 提出了闪电强度的概念。利用加权求和法建立了闪电强度等级划分的数学模型, 以99%、90%和10%三个分位数确定阈值分割点, 并将闪电强度等级定性地划分为极强、强、中等和弱四个量级, 其结果能够为雷电预警预报信息发布、雷电灾害调查和雷击风险评估等业务和相关决策服务提供直观参考依据。

     

利用雷电定位系统进行电网雷击故障快速查询

At present, lightning is one of the 10 natural disasters, and it is also the top environmental factor of power interruption. It often causes huge losses to the electric system. The Wuhan High Voltage Institute of the State Grid Corporation of China and Huazhong University of Science and Technology have been researching and developing lightning location systems （LLSs） since the late 1980s. In the mid-1990s, a lightning detection network was created in 29 provinces and cities in China. It is primarily applied to rapidly find lightning accidents, which greatly reduces power interruption. Also, it ensures high efficiency and safe operation of the electricity system. Remarkable benefit is achieved. China＇s LLS went through an ＂orientation positioning - time difference positioning - integrated positioning＂ development process. The positioning precision, detection efficiency, degree of automation, practicability and applied range are improved. Also, a lightning information system plan of the national network has been implemented, which services the whole society.     

基于FY-4A卫星和随机森林算法的西藏山南市雷电短临预报方法

针对青藏高原地区雷电短临预报缺乏雷达资料的问题,采用FY-4A卫星多通道数据、欧洲中心第5代再分析资料(ERA5)中的对流指数、闪电定位仪资料等多源监测数据,根据雷电的发生、发展机理,提出了18个关键预报因子,利用随机森林算法建立了适用于西藏山南地区的雷电短临预报模型。统计分析各预报因子在有无雷电天气样本中的概率密度分布与随机森林模型得到的特征重要度指标,结果表明提出的预报因子物理意义明确,建立的模型可信度较高。利用随机森林算法分别对未来10 min、20 min、30 min建立雷电预报模型,并与光流外推预报方法进行对比检验,结果表明：随机森林模型预报效果命中率(POD)、临界成功指数(CSI)均高于光流法,空报率(FAR)也相对较低;未来20 min的随机森林预报模型CSI评分最高,整体预报效果最佳。     

THE STATISTIC RELATION BETWEEN LIGHTNING AND CINRAD DOPPLER RADAR ECHOES IN CENTRAL GUANGDONG

Based on the CINRAD Doppler radar data in Guangzhou and the lightning data in 2004 by power suppliers of Guangdong, statistical study is done by overlaying lightning’s position on radar’s echo. The result shows the followings. The concentrated period in which more negative lightning occurred at the middle levels (2 – 14 km), where radar echo was moderate (12 – 45 dBz), rather than at the low levels with the weakest echoes or at high levels with the strongest echoes. At levels 3 – 11 km, where the radar echo was between 10 dBz and 35 dBz, the area of negative lightning was much larger in central Guangdong than in the rest of the province. At levels 0.5 – 7 km where the radar echoes were between 44 dBz and 51 dBz, the probability for a point to have negative lightning varies from 0.4 to 0.7.