雷電監測預警系統分析及應用

劉賽　劉卓翰

摘要：在全球氣候變暖的大背景下，雷電出現頻率和造成的危害強度均呈現逐年增加的趨勢，嚴重危害著人們的生產生活和生命財產安全。西藏屬于雷暴多發地區，因特殊地理和氣候條件，使得境內雷電天氣頻繁出現，因雷電災害造成的人員傷亡和經濟損失均呈現出逐年增加的趨勢。針對社會民眾的迫切需求，西藏自治區雷電災害防御技術中心組織相關單位積極開展雷電災害預警研究，將增強該區預防、應對重大雷電災害的能力為主要目標，有效減少了雷電災害造成的損失。基于此，本文重點分析雷電監測預警系統及應用。

關鍵詞：雷電監測;預警系統;應用與分析

中圖分類號： TM863? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號：? ?10.14025/j.cnki.jlny.2019.12.065

近年來，受雷電災害的危害程度不斷加劇，由此對社會產生的影響和經濟損失也越來越大。因此，因此，做好雷電活動的有效監測、預測和研究，對于防雷減災工作的順利推進，具有十分重要的現實意義。

1 雷電監測預警系統的特征

1.1雷電預警原理

雷電出現的本質就是雷云中有不斷變化的電荷出現，另外，雷電出現時也會對電磁場強度產生影響。在判斷雷電天氣時可根據電磁場強度變化進行，同時還可以引入地區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、開始和結束時間、位置信息等進行判斷。在相關設備軟件的基礎上，實時監測雷云對地面電場強度的變化信息，通過對電磁場強度標準進行設置，一旦該數值達到一定標準，此時預警設備就會發出報警信號信息，提示區域內未來將會出現雷電現象，這就是雷電預警。

1.2 雷電監測預警系統原理

實際上，將閃電定位網和地面電場儀結合起來就能組成一套雷電監測預警系統，可對雷電天氣進行實時監測，在發現雷電天氣后就能向對應區域發送預警信息。閃電電位系統和地閃探測系統之間有很大的相同點，兩者都能對地閃位置信息進行實時定位。在閃電出現時，會產生電磁波，相關統計實踐結果表明，云地閃輻射電磁波沒有太大差異。以該原理作為基礎，可適當增加探測點數量，以實現監測波形特征點到達探測站后所需的時間，使得云地閃定位水平得到很大程度的提升。

1.3 雷電預警系統的意義

雷電屬于強對流天氣的一種，也是嚴重的自然災害現象。構建雷電監測預警系統的過程中，需結合當地的天氣和氣候條件。在進行雷電預警時，需將探空資料、地面觀測資料、雷電資料等進行結合，還要積極引入現代化的儀器設備，進一步提升雷電預警系統的精確度水平。由于地面電場儀只能實現短時的雷電天氣預警，而利用雷電監測預警系統，可精確、直觀地對雷電天氣進行觀測和預報。特別是長時間的雷電觀測可保證觀測人員對局部雷暴天氣的活動規律進行全面了解，獲取的數據資料信息則可為中小尺度雷暴與地面電場之間的關系研究提供數據支撐。在構建雷電監測預警系統的過程中，應始終統籌兼顧雷電服務業務體系，確保雷電數據信息可在相應的行業領域實現正常傳輸和數據共享，進一步增強區域內的防雷減災水平。另外，雷電監測預警系統的建立可提升雷電預警的精確性和及時性水平，對于防雷減災工作的開展和確保社會安全生產均具有十分重要的作用，可將雷電造成的人員傷亡和財產損失降到最低。

2 雷電監測預警系統的應用

2.1雷電定位系統的應用

在雷電天氣出現時，將會有影響范圍廣和連續性的電磁輻射出現，并產生巨大的電流和電壓，危害強度較大。可將閃電回擊輻射的聲、光、電磁特性、遙測放電參數進行結合，結合監測定位法實現雷電天氣的監測。以磁方向閃電定位系統為例，該系統就是將定向法和原雙陰極示波器定位儀進行結合設置而成的，具有較高的自動化水平，通過寬波段VLF信號可對閃電輻射進行接收，在一定程度上降低了因窄信號產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引入的相位差，因直線傳播的特點較為突出，受地面傳導率、幅度、輻射波形的影響都不太明顯，但定位準確率卻相對較高。在雷電監測預警系統中引入雷電定位系統，可實時監控雷電災害重點區域狀況，而通過雷電綜合數據，則能有效預測重點區域出現雷電天氣的可能性，將其與雷電天氣發生發展規律進行結合，則為開展雷電預警提供便利。在雷電預警信息的基礎上，可實現對相關單位重要防雷裝置的遠程控制，通過切斷雷電電源侵入通道，則能有效降低雷電損失。在預警信號解除后，被切斷的設備會重新運行，在很大程度上降低了雷電天氣造成的傷亡、損失和社會影響。

2.2 雷電短時臨近預警系統

由于雷電天氣的突發性強、持續時間短，借助于雷電短時臨近預警系統，可及時觀測到雷電并及時向相關部門和社會大眾發出預警信息，從而降低雷擊傷亡和財產損失。地面電場儀系統和閃電監測定位系統的結合則構成了短時臨近預警系統。對于不同區域內的閃電定位數據均交由對應的閃電定位網數據處理中心發布，而將雷達資料和閃電定位資料進行結合，將有用的閃電次數、液態水含量、回波頂高等篩選出來，并將其看做是雷電預警因子，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、風暴追蹤信息等進行結合，之后得出時空分辨率為500×500，時效性為1h的雷電預警信息，雷電短時臨近預警系統的構建，有效提升了雷電預警的時效性水平，將雷電造成的損失降到最低。

參考文獻

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