雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)分析及應(yīng)用

劉賽　劉卓翰

摘要：在全球氣候變暖的大背景下，雷電出現(xiàn)頻率和造成的危害強(qiáng)度均呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，嚴(yán)重危害著人們的生產(chǎn)生活和生命財(cái)產(chǎn)安全。西藏屬于雷暴多發(fā)地區(qū)，因特殊地理和氣候條件，使得境內(nèi)雷電天氣頻繁出現(xiàn)，因雷電災(zāi)害造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失均呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。針對社會(huì)民眾的迫切需求，西藏自治區(qū)雷電災(zāi)害防御技術(shù)中心組織相關(guān)單位積極開展雷電災(zāi)害預(yù)警研究，將增強(qiáng)該區(qū)預(yù)防、應(yīng)對重大雷電災(zāi)害的能力為主要目標(biāo)，有效減少了雷電災(zāi)害造成的損失?；诖?，本文重點(diǎn)分析雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：雷電監(jiān)測;預(yù)警系統(tǒng);應(yīng)用與分析

中圖分類號： TM863? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號：? ?10.14025/j.cnki.jlny.2019.12.065

近年來，受雷電災(zāi)害的危害程度不斷加劇，由此對社會(huì)產(chǎn)生的影響和經(jīng)濟(jì)損失也越來越大。因此，因此，做好雷電活動(dòng)的有效監(jiān)測、預(yù)測和研究，對于防雷減災(zāi)工作的順利推進(jìn)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的特征

1.1雷電預(yù)警原理

雷電出現(xiàn)的本質(zhì)就是雷云中有不斷變化的電荷出現(xiàn)，另外，雷電出現(xiàn)時(shí)也會(huì)對電磁場強(qiáng)度產(chǎn)生影響。在判斷雷電天氣時(shí)可根據(jù)電磁場強(qiáng)度變化進(jìn)行，同時(shí)還可以引入地區(qū)歷史雷擊資料信息和自身掌握的知識，以期對雷電天氣影響范圍、開始和結(jié)束時(shí)間、位置信息等進(jìn)行判斷。在相關(guān)設(shè)備軟件的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)測雷云對地面電場強(qiáng)度的變化信息，通過對電磁場強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，一旦該數(shù)值達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)預(yù)警設(shè)備就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號信息，提示區(qū)域內(nèi)未來將會(huì)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象，這就是雷電預(yù)警。

1.2 雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理

實(shí)際上，將閃電定位網(wǎng)和地面電場儀結(jié)合起來就能組成一套雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可對雷電天氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)雷電天氣后就能向?qū)?yīng)區(qū)域發(fā)送預(yù)警信息。閃電電位系統(tǒng)和地閃探測系統(tǒng)之間有很大的相同點(diǎn)，兩者都能對地閃位置信息進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。在閃電出現(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁波，相關(guān)統(tǒng)計(jì)實(shí)踐結(jié)果表明，云地閃輻射電磁波沒有太大差異。以該原理作為基礎(chǔ)，可適當(dāng)增加探測點(diǎn)數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測波形特征點(diǎn)到達(dá)探測站后所需的時(shí)間，使得云地閃定位水平得到很大程度的提升。

1.3 雷電預(yù)警系統(tǒng)的意義

雷電屬于強(qiáng)對流天氣的一種，也是嚴(yán)重的自然災(zāi)害現(xiàn)象。構(gòu)建雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的過程中，需結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶鞖夂蜌夂驐l件。在進(jìn)行雷電預(yù)警時(shí)，需將探空資料、地面觀測資料、雷電資料等進(jìn)行結(jié)合，還要積極引入現(xiàn)代化的儀器設(shè)備，進(jìn)一步提升雷電預(yù)警系統(tǒng)的精確度水平。由于地面電場儀只能實(shí)現(xiàn)短時(shí)的雷電天氣預(yù)警，而利用雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可精確、直觀地對雷電天氣進(jìn)行觀測和預(yù)報(bào)。特別是長時(shí)間的雷電觀測可保證觀測人員對局部雷暴天氣的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行全面了解，獲取的數(shù)據(jù)資料信息則可為中小尺度雷暴與地面電場之間的關(guān)系研究提供數(shù)據(jù)支撐。在構(gòu)建雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的過程中，應(yīng)始終統(tǒng)籌兼顧雷電服務(wù)業(yè)務(wù)體系，確保雷電數(shù)據(jù)信息可在相應(yīng)的行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)正常傳輸和數(shù)據(jù)共享，進(jìn)一步增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的防雷減災(zāi)水平。另外，雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的建立可提升雷電預(yù)警的精確性和及時(shí)性水平，對于防雷減災(zāi)工作的開展和確保社會(huì)安全生產(chǎn)均具有十分重要的作用，可將雷電造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失降到最低。

2 雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1雷電定位系統(tǒng)的應(yīng)用

在雷電天氣出現(xiàn)時(shí)，將會(huì)有影響范圍廣和連續(xù)性的電磁輻射出現(xiàn)，并產(chǎn)生巨大的電流和電壓，危害強(qiáng)度較大。可將閃電回?fù)糨椛涞穆?、光、電磁特性、遙測放電參數(shù)進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合監(jiān)測定位法實(shí)現(xiàn)雷電天氣的監(jiān)測。以磁方向閃電定位系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)就是將定向法和原雙陰極示波器定位儀進(jìn)行結(jié)合設(shè)置而成的，具有較高的自動(dòng)化水平，通過寬波段VLF信號可對閃電輻射進(jìn)行接收，在一定程度上降低了因窄信號產(chǎn)生的電離層反射和偏振誤差而造成的影響，定向法的使用還使測角誤差降到最低;干涉法則在確定輻射位置時(shí)引入的相位差，因直線傳播的特點(diǎn)較為突出，受地面?zhèn)鲗?dǎo)率、幅度、輻射波形的影響都不太明顯，但定位準(zhǔn)確率卻相對較高。在雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中引入雷電定位系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控雷電災(zāi)害重點(diǎn)區(qū)域狀況，而通過雷電綜合數(shù)據(jù)，則能有效預(yù)測重點(diǎn)區(qū)域出現(xiàn)雷電天氣的可能性，將其與雷電天氣發(fā)生發(fā)展規(guī)律進(jìn)行結(jié)合，則為開展雷電預(yù)警提供便利。在雷電預(yù)警信息的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)對相關(guān)單位重要防雷裝置的遠(yuǎn)程控制，通過切斷雷電電源侵入通道，則能有效降低雷電損失。在預(yù)警信號解除后，被切斷的設(shè)備會(huì)重新運(yùn)行，在很大程度上降低了雷電天氣造成的傷亡、損失和社會(huì)影響。

2.2 雷電短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)

由于雷電天氣的突發(fā)性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短，借助于雷電短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)，可及時(shí)觀測到雷電并及時(shí)向相關(guān)部門和社會(huì)大眾發(fā)出預(yù)警信息，從而降低雷擊傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。地面電場儀系統(tǒng)和閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)的結(jié)合則構(gòu)成了短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)。對于不同區(qū)域內(nèi)的閃電定位數(shù)據(jù)均交由對應(yīng)的閃電定位網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心發(fā)布，而將雷達(dá)資料和閃電定位資料進(jìn)行結(jié)合，將有用的閃電次數(shù)、液態(tài)水含量、回波頂高等篩選出來，并將其看做是雷電預(yù)警因子，之后確立為閥值系列。如果直接選用配料法，可將閃電定位信息、0.5°仰角反射率、風(fēng)暴追蹤信息等進(jìn)行結(jié)合，之后得出時(shí)空分辨率為500×500，時(shí)效性為1h的雷電預(yù)警信息，雷電短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建，有效提升了雷電預(yù)警的時(shí)效性水平，將雷電造成的損失降到最低。

參考文獻(xiàn)

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