雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的分析

1、雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的分析雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的分析李杏柳志江吳芳華.葉明(廣東省湛江市氣象局)摘要:雷電監(jiān)測(cè)定位和大氣電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)是目前最主要的雷電監(jiān)測(cè)手段,在雷電預(yù)警以及雷電防護(hù)等工作中起著重要的作用,本文對(duì)目前雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),意義及發(fā)展方向進(jìn)行介紹.關(guān)鍵詞:雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng);展望基于雷電監(jiān)測(cè)定位和大氣電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),它以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電場(chǎng)數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雷電數(shù)據(jù),對(duì)雷電進(jìn)行預(yù)警的功能.其中,地面電場(chǎng)處理子系統(tǒng)是雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分.1建立雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的意義雷電探測(cè)技術(shù)是雷電科學(xué)的重要研究領(lǐng)域.雷電探測(cè)的主要內(nèi)容有測(cè)量大氣電場(chǎng),測(cè)量閃電發(fā)生的時(shí)間和位置,

2、測(cè)量閃電電流,測(cè)量回?fù)舴逯惦娏?測(cè)量地面電流.雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的兩大主要功能是實(shí)現(xiàn)雷電的監(jiān)測(cè)定位和雷電的預(yù)警.雷電監(jiān)測(cè)定位包括測(cè)定雷擊點(diǎn)的位置和發(fā)生時(shí)間,實(shí)時(shí)探測(cè)閃電參數(shù)及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閃電活動(dòng).從雷電探測(cè)的內(nèi)容看,它可以探測(cè)閃電每次回?fù)暨^(guò)程的時(shí)間,位置,極性,峰值強(qiáng)度,波形特征參量(陡點(diǎn)時(shí)間,峰點(diǎn)時(shí)間,波形半周過(guò)零點(diǎn)時(shí)間等),陡點(diǎn)值,通過(guò)Mawxel1方程組還可導(dǎo)出放電電荷量,閃電輻射功率等參數(shù).雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在雷電的研究,探測(cè)和防護(hù)中處于重要的位置.首先,雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)能提供長(zhǎng)期的,大范圍的,準(zhǔn)確的閃電位置,閃電強(qiáng)度等參量,這些閃電參量可用于進(jìn)一步研究閃電的放電過(guò)程和閃電活動(dòng)的氣候規(guī)律,從而

3、增加了人們對(duì)雷電的認(rèn)識(shí),促進(jìn)了雷電科學(xué)的發(fā)展.次,雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閃電的發(fā)生發(fā)展情況,判斷出雷暴的移動(dòng)方向及速度并發(fā)出預(yù)潮鐲豫麓蘸饕瑰糍慌赫潮啦襁霸帶酶姆圖1-1露電嫗測(cè)預(yù)警系統(tǒng)締構(gòu)圈警.可以應(yīng)用于常規(guī)氣象業(yè)務(wù)預(yù)報(bào),或?qū)σ恍┬枰攸c(diǎn)防雷的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警,如為森林,航空航天,電力系統(tǒng),建筑施工,風(fēng)景區(qū)和娛樂(lè)場(chǎng)以及礦區(qū)提供雷暴的監(jiān)測(cè)和預(yù)警,減小雷電所帶來(lái)的損失.最后,閃電監(jiān)測(cè)定位資料的積累和閃電活動(dòng)規(guī)律的研究,可為合理設(shè)計(jì)雷電防護(hù)工程提供參考.如在對(duì)電力,電信,鐵路和建筑等設(shè)施進(jìn)行選址和規(guī)劃時(shí),應(yīng)該盡量避開閃電活動(dòng)頻繁的地區(qū),或者增強(qiáng)設(shè)施的雷電防護(hù)等級(jí).2雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)目

4、前,雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由八部分組成:ADTD高精度雷電探測(cè)儀網(wǎng),地面電場(chǎng)儀探測(cè)網(wǎng),雷電定位處理中心站,地面定位處理中心站,數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,wEBGIs服務(wù)器,圖形顯視工作站及通訊,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).如圖卜l.其中,雷電探測(cè)儀,網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備,雷電定位中心處理站和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成了雷電監(jiān)測(cè)定位子系統(tǒng):地面電場(chǎng)儀,網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備,地面電場(chǎng)處理中心站和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組瓣臻麟攀芏l椽蛞成了地面電場(chǎng)處理子系統(tǒng),電場(chǎng)處理軟件是它的重要組成部分.3展望雷電活動(dòng)強(qiáng)弱程度的雷暴活動(dòng)參量包括雷暴季節(jié),雷暴持續(xù)期,雷暴月,雷暴日,雷暴時(shí)和閃電密度等參量,其中,閃電密度是最為可靠的雷電活動(dòng)參量,最為精確的反映了閃電活動(dòng)的強(qiáng)弱程度和規(guī)律

5、.雷電探測(cè)設(shè)備出現(xiàn)之前,雷電觀測(cè)資料都是由氣象臺(tái)站人工記錄獲得的.為了得到雷電的活動(dòng)規(guī)律,采用的方法是綜合各個(gè)氣象臺(tái)站記錄的雷電資料,統(tǒng)計(jì)分析雷電活動(dòng)參量的分布情況.但這種資料無(wú)法用于統(tǒng)計(jì)閃電密度,所以長(zhǎng)期以來(lái)雷暴日,雷暴時(shí)都是最常用的雷電活動(dòng)參量.雷暴活動(dòng)參量地理分布的代表性.不僅取決于氣象臺(tái)站雷暴活動(dòng)參量的氣候代表性,還取決于各氣象臺(tái)站雷暴活動(dòng)參量的地理代表性.受氣象臺(tái)站點(diǎn)分布的限制,而且多數(shù)氣象臺(tái)站不能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷觀測(cè),所以這些資料遺漏了大量雷電資料,這種雷電活動(dòng)參量的地理分布圖只能表示雷暴活動(dòng)地理分布的大致情況,不一定符合每個(gè)地點(diǎn)的雷電活動(dòng)參量.使用雷電探測(cè)定位系統(tǒng)的雷電探測(cè)數(shù)據(jù)分析雷暴活動(dòng)參量的分布可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)氣象臺(tái)站不夠密集的弱點(diǎn),在有些地理?xiàng)l件等變化較大的地區(qū),特別是局地雷暴活動(dòng)較為頻繁的個(gè)別地區(qū),都可以獲得準(zhǔn)確的雷暴活動(dòng)結(jié)果.運(yùn)用高精度雷電探測(cè)儀之后,出現(xiàn)了利用雷電探測(cè)儀對(duì)雷暴日,雷暴時(shí)等進(jìn)行的新定義,雷電探測(cè)儀的探測(cè)數(shù)據(jù)量化了各個(gè)閃電參數(shù),如閃電位置,閃電強(qiáng)度等,分析出的閃電活動(dòng)的氣候特征更加準(zhǔn)確可靠.目前,防雷工程中都以雷暴日為參考設(shè)計(jì)防