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雷电监测预警系统的原理与意义、应用

文章来源: 吉林农业       发布时间:2019-06-18

摘要:在全球气候变暖的大背景下,雷电出现频率和造成的危害强度均呈现逐年增加的趋势,严重危害着人们的生产生活和生命财产安全。西藏属于雷暴多发地区,因特殊地理和气候条件,使得境内雷电天气频繁出现,因雷电灾害造成的人员伤亡和经济损失均呈现出逐年增加的趋势。针对社会民众的迫切需求,西藏自治区雷电灾害防御技术中心组织相关单位积极开展雷电灾害预警研究,将增强该区预防、应对重大雷电灾害的能力为主要目标,有效减少了雷电灾害造成的损失。基于此,本文重点分析雷电监测预警系统及应用。

雷电监测预警系统的原理与意义、应用

近年来,受雷电灾害的危害程度不断加剧,由此对社会产生的影响和经济损失也越来越大。因此,因此,做好雷电活动的有效监测、预测和研究,对于防雷减灾工作的顺利推进,具有十分重要的现实意义。


1雷电监测预警系统的原理与意义


1.1雷电预警原理


雷电出现的本质就是雷云中有不断变化的电荷出现,另外,雷电出现时也会对电磁场强度产生影响。在判断雷电天气时可根据电磁场强度变化进行,同时还可以引入地区历史雷击资料信息和自身掌握的知识,以期对雷电天气影响范围、开始和结束时间、位置信息等进行判断。在相关设备软件的基础上,实时监测雷云对地面电场强度的变化信息,通过对电磁场强度标准进行设置,一旦该数值达到一定标准,此时预警设备就会发出报警信号信息,提示区域内未来将会出现雷电现象,这就是雷电预警。

雷电监测预警系统的原理与意义、应用

1.2雷电监测预警系统原理


实际上,将闪电定位网和地面电场仪结合起来就能组成一套雷电监测预警系统,可对雷电天气进行实时监测,在发现雷电天气后就能向对应区域发送预警信息。闪电电位系统和地闪探测系统之间有很大的相同点,两者都能对地闪位置信息进行实时定位。在闪电出现时,会产生电磁波,相关统计实践结果表明,云地闪辐射电磁波没有太大差异。以该原理作为基础,可适当增加探测点数量,以实现监测波形特征点到达探测站后所需的时间,使得云地闪定位水平得到很大程度的提升。


1.3雷电预警系统的意义


雷电属于强对流天气的一种,也是严重的自然灾害现象。构建雷电监测预警系统的过程中,需结合当地的天气和气候条件。在进行雷电预警时,需将探空资料、地面观测资料、雷电资料等进行结合,还要积极引入现代化的仪器设备,进一步提升雷电预警系统的精确度水平。由于地面电场仪只能实现短时的雷电天气预警,而利用雷电监测预警系统,可精确、直观地对雷电天气进行观测和预报。特别是长时间的雷电观测可保证观测人员对局部雷暴天气的活动规律进行全面了解,获取的数据资料信息则可为中小尺度雷暴与地面电场之间的关系研究提供数据支撑。在构建雷电监测预警系统的过程中,应始终统筹兼顾雷电服务业务体系,确保雷电数据信息可在相应的行业领域实现正常传输和数据共享,进一步增强区域内的防雷减灾水平。另外,雷电监测预警系统的建立可提升雷电预警的精确性和及时性水平,对于防雷减灾工作的开展和确保社会安全生产均具有十分重要的作用,可将雷电造成的人员伤亡和财产损失降到最低。


2雷电监测预警系统的应用


2.1雷电定位系统的应用


在雷电天气出现时,将会有影响范围广和连续性的电磁辐射出现,并产生巨大的电流和电压,危害强度较大。可将闪电回击辐射的声、光、电磁特性、遥测放电参数进行结合,结合监测定位法实现雷电天气的监测。以磁方向闪电定位系统为例,该系统就是将定向法和原双阴极示波器定位仪进行结合设置而成的,具有较高的自动化水平,通过宽波段VLF信号可对闪电辐射进行接收,在一定程度上降低了因窄信号产生的电离层反射和偏振误差而造成的影响,定向法的使用还使测角误差降到最低;干涉法则在确定辐射位置时引入的相位差,因直线传播的特点较为突出,受地面传导率、幅度、辐射波形的影响都不太明显,但定位准确率却相对较高。在雷电监测预警系统中引入雷电定位系统,可实时监控雷电灾害重点区域状况,而通过雷电综合数据,则能有效预测重点区域出现雷电天气的可能性,将其与雷电天气发生发展规律进行结合,则为开展雷电预警提供便利。在雷电预警信息的基础上,可实现对相关单位重要防雷装置的远程控制,通过切断雷电电源侵入通道,则能有效降低雷电损失。在预警信号解除后,被切断的设备会重新运行,在很大程度上降低了雷电天气造成的伤亡、损失和社会影响。

雷电监测预警系统的原理与意义、应用

2.2雷电短时临近预警系统


由于雷电天气的突发性强、持续时间短,借助于雷电短时临近预警系统,可及时观测到雷电并及时向相关部门和社会大众发出预警信息,从而降低雷击伤亡和财产损失。地面电场仪系统和闪电监测定位系统的结合则构成了短时临近预警系统。对于不同区域内的闪电定位数据均交由对应的闪电定位网数据处理中心发布,而将雷达资料和闪电定位资料进行结合,将有用的闪电次数、液态水含量、回波顶高等筛选出来,并将其看做是雷电预警因子,之后确立为阀值系列。如果直接选用配料法,可将闪电定位信息、0.5°仰角反射率、风暴追踪信息等进行结合,之后得出时空分辨率为500×500,时效性为1h的雷电预警信息,雷电短时临近预警系统的构建,有效提升了雷电预警的时效性水平,将雷电造成的损失降到最低。


参考文献


[1]宋欣,王克奇,李迪飞,等.场磨式电场仪在雷电预警中的研究与应用[J].自动化与仪表,2011,26(02):8-11.


[2]丁旻,张淼,刘波.基于Android移动设备的闪电可视化功能设计与应用[J].气象科技,2017,45(06):1125-1128.


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