大气电场的特征及雷电预警技术研究
大气电场仪在雷电监测预警中的应用
电荷 中心 的电 荷量 和位 置 。 出警 报 。但 由于 雷暴 云 内 的 的影响 。若 周 围有尖 端物 体 ， 发 由于尖 端 电晕 放 电会 形 成 厚 电荷结 构 十分 复杂 ，雷 暴 云 中并 不 是 只有一 个 雷暴 单体 。 达 几米 的 空间 电荷屏 蔽 层 ． 使地 面电场 不能 真 实反 映雷 暴
根据 以上 分 析 。 目前 利 用 地 面 电 场 资 料 监 测 预 警 有 两 次 出现 预警 条件 。 解 除报警 。 则
种方法 ： （ ） 电场 仪 组 网 ， １将 按公 式 （ ） （ ） 可推 算 出云 中 ２或 ３即
地面 电场 仪是 安 装在 地面 上 的 。 因此 容 易受 周 围 物体
探 测及 空 间 电场探 测 。现 阶段 主要是 对地 面 大气 电场进 行 探 测 ， 而监 测 被 探 测 地 区上 空 雷 雨 云 的整 个 过 程 （ 电 从 起
＝
１
一
］
过程、 电荷 积 累程 度和 消散 过程 ） 气 电场仪 可连 续监 测 。大
因 此 对 具 有 垂 直 偶 极 性 电 荷 结 构 的 雷 暴 。地 面 电 场 和 雷暴 在 地 面 产生 的静 电场 以及 云 闪和 地 闪 的发 生情 况 。 所 云 闪产 生 的 电场 变 化 随着 雷 暴 的 移动 其 极 性 的变 化 应 是
要 了解 的 。
熟， 并发 生 闪电， 是 由于 雷暴较 远， 但 这时 所测 的电场 值会 比较小 ， 电场仪 不会 报 警 ，只有 当雷 暴靠 近使 得 电场 值 超
４ 多站 电场 仪资 料在 雷 电监测预 警 中的应 用
大气 电场 仪 主要 用 于探 测 大 气 中带 电物 质 所 引 发 的 过 预警 值时 才报警 ， 使得 报警 滞后 。 这 因为 上述缺 点 ， 设 在 可 地 面 电场 变化 ， 局部 地 区潜在 雷 暴 活动及 静 电事 故发 出 定 电场 预警 值 的 同时 ． 以在 电场 仪 的终 端软 件 中对 相 邻 对 警 报 。为 了增 强 大气 电场 仪 的 功 能和 扩 大 电场 的监 测 范 ２个 电场 采样 值进 行 比较 。当 ２个 采样 值 的差值 大 于某 一
克拉玛依大气电场特征在雷暴预警中的应用
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎｇ ｄ ａ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｍ ａｔ ｍｏ ｓ ｐｈｅ ｒ ｉ ｃ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｄｅ ｖｉ ｃ ｅ， ｌ ｉ ｇ ｈｔ ｎ ｉ ｎｇ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｃ ｏｎ ｖｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏｌ ｏ ｇｉ ｃ ａ ｌ ｏ ｂｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｋａ ｒ ａ ｍａｙ ａ ｒ ｅ ａ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏｆ ｆ ａ ｉ ｒ — ｗｅ ａ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｎｄ ｔ ｈｕｎ ｄｅ ｒ ｓ ｔ ｏ ｒ ｍ ｗｅ ａ ｔ ｈｅ ｒ ｄａ ｙ ｓ ｏ ｆ Ｋａ ｒ ａ ｍａ ｙ Ｃｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ２ ０１ ３ ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
Ｗａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｉ ｍｉ ｎ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｘｕ ，Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｙａ ｍａ ｎ 。 ，Ｊ ｉ ｎ Ｌ ｉ ｌ ｉ 。 ， Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｉ Ａｂ ｕ ｌ ａ
（ １ ． Ｘｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｙ ｇ ｕ ｒ Ａｕ ｔ ｏ ｎ ｏ ｍｏ ｕ ｓ Ｒｅ ｇ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｉ ｆｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏｆ ｆｉ ｃ ｅ， Ｕｒ ｕ ｍｑ ｉ ８ ３ ０ ０ ０ ２ ； ２ ． Ｘｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｙ ｇｕ ｒ Ａｕ ｔ ｏ ｎ ｏ ｍｏ ｕ ｓ Ｒｅ ｇｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇｉ ｃ ａ ｌ Ｏｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ， Ｕｒ ｕ ｍｑ ｉ ８ ３ ０ ０ ０ ２； ３ ． Ｕｒ ｕ ｍｑ ｉ Ｄｅ ｓ ｅ ｒ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ＭＡ ， Ｕｒ ｕ ｍｑ ｉ ８ ３ ０ ０ ０ ２ ）
电力系统中的雷电防护技术研究
电力系统中的雷电防护技术研究引言雷电是大自然中的一种自然现象，其强大的能量和破坏力常常给人们的生产、生活带来极大的威胁。
特别是对于电力系统来说，雷电是一个常见但严重的问题。
不及时采取有效的防护措施，雷电击中电力设施可能会导致电力中断、设备损坏甚至引发火灾等严重后果。
因此，电力系统中的雷电防护技术研究显得尤为重要。
一、雷电形成和危害雷电是由于大气中形成电荷不平衡而产生的放电现象。
当积累的静电荷达到一定程度时，将形成电场强度很高的极冲，从而产生雷电。
雷电对电力系统造成的危害主要包括：直接雷击和感应雷击。
1. 直接雷击直接雷击是指雷电直接击中电力系统设备或导线塔。
这种情况下，雷电能量直接通过电力系统传导到地下，导致电流突然增大，可能引起设备烧毁、线路中断和系统故障等。
2. 感应雷击感应雷击是指雷电不直接接触到电力系统，但通过电磁感应作用，使系统中的电流电压突变，从而产生过电压。
这种过电压可能导致设备局部损坏、绝缘击穿和电气设备损坏。
二、传统雷电防护技术为了降低雷电对电力系统的危害，传统的雷电防护技术主要采用以下几种方式：1. 避雷针及接闪器避雷针和接闪器是最常见的雷电防护设备。
避雷针通过放电原理将雷电泄放到大气中，而接闪器则用于控制电压过高时的放电路径。
这些设备可以吸引雷暴云中的电荷，从而减少雷电击中地面或电力设备的可能性。
2. 地线接地系统地线接地系统通过将系统与地面有效接地，降低雷电对系统设备和人员的危害。
这个系统通常包括接地网、接地极和接地回路等。
3. 电气绝缘电力系统中的设备通过电气绝缘降低雷电对设备的损坏。
常用的绝缘设备包括绝缘材料和绝缘保护措施。
三、新技术研究虽然传统的雷电防护技术在一定程度上减小了雷电带来的危害，但随着电力系统发展的需求和技术的进步，新的雷电防护技术正在不断研究和探索中。
1. 雷电位置预测技术目前，雷电位置预测技术正逐渐应用于电力系统。
通过收集大量的气象数据和雷电监测设备，科学家可以利用数学模型和算法来预测雷电的发生位置和时间。
雷暴过程中的大气电场特征与地闪活动分析
发 生 频数 ， 可将 大 气 电场 的演 变 可分为 ６个 阶段 ， 个 阶段 显 示 出不 同的 电场 特 征 ， 中地 各 其
初 期 阶段 电场 的变化 对 雷 电预 警具 有 重要 意义 。 关 键词 ： 闪； 地 大气 电场 ； 特征 ； 警 预 中图分 类号 ： ４ ７ ３ Ｐ ２ ． 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ６０ ９ ２ ｌ ） ３０ 一 ５ １ ０ —０ Ｘ（ ０ １ ０ — ¨７Ｏ
马 芳 ， 张腾 飞。 王 欣 ， ， 张 涛 。 朱 涯 ，
（ ． － 大 学 资 环 学 院 大 气 科 学 系 ， 明 ６ ０ ９ ；． 南 省 大 气 探 测 技 术 保 障 中 心 ， 明 ６ ０ ３ ；． 南省 气 １－南 Ｚ 昆 ５０１２云 昆 ５０４３ 云
象 台， 明 ６０３） 昆 ５ ０ ４
Ａ ｔ ｏ ｐ ｅ ｉ ｅｅ ｔ ｉ ｆ ｌ ｏ ｎ ｙ ｃ ｎ ｒ ｆｅ ｔ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｅ ａ ｃ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｔ ｃ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｍ ｓ ｈ ｒｃ ｌ ｃ ｒｃ ｉ ｄ ｎ ｔ ｏ ｌ ａ ｅ ｌｃ ｈ ｒ ｄ ｃ ， ｃ ｕ ｌ ｔｏ ｎ ｘ ｉ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｆ ｅ ｎ
Ｍ ａ Ｆａ ， ｎｇ Ｚｈａ ｅ ｆ ｉ Ｗ ａ ｇ Ｘｉ ， ａｎ ａ ， ｎｇ ． ｍｏ ｐ ｅ ｉ ｃｅ ｃ ｆ Ｒｅｏ ｒｅａ ｄ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔＤｅ ａ ｔ ｎ ｆ Ｙｕ ｎ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ Ｋｕ ｍｉｇ ６ ０ ９ ； ． ｕ ｎ ｎ １ Ａｔ ｓ ｈ ｒｃＳ ｉｎ ｅｏ ｓｕ ｃ ｎ ｖ ｒｎ ｎ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｎ ａ ｉ ｅｓｔ ｙ， ｎ ｎ ５ ０ ２ Ｙ ｎ ａ １
摘 要 ： 文利 用云 南省 闪电定位 系统 监 测资 料和 大 气 电场 仪 资 料分 析 了滇 中 ２ ０ — ４３ 本 ０ ７０ －０ 雷暴 天气过 程 ， 结果表 明 ： 次 由午后 强对 流活 动 引发 的 雷暴 过 程 主要 分布 在 滇 中地 区， 这 负 闪所 占比例 较 高 ， 负地 闪为 中等偏 弱 电流 ， 时间上 正 地 闪落后 于 负地 闪 ； 气 电场 不仅 正 在 大 很 好 的反 映带 电云 的产 生 、 集 、 聚 消亡过 程 ， 能较 好 的反 映 出地 闪发 生频 数 、 质 ； 合地 也 性 结
谈大气电场仪在闪电监测预警中的应用
ｌ Ｉ 土 泺交流 ： ２ ２ ０ Ｖ ±２ ２ Ｖ
输 出功耗
＜ ８ ｗ
记 录 方 式 数槲文档存储及变化 曲线显示
１ ０ ２ 信息系统Ｔ程 Ｉ ２ ０ １ ３ ． ４ ． ２ ０
图２一次 负闪雷 暴过 程中 电场探 测结 果
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ＯＬ ＯＧ Ｙ 技 术 应 用
位置的变化 ，从而也就知道 了雷暴 云的移动路 径。
面产生 电场的矢量和 ，所以单点地面大气 电场的测量不
能准确地反映雷雨云 中的雷电活动状况 ，需要地面电场 仪的组 网观测 ，利用空 间电场反演计算模 型 ，根据电场
资料反演得到可靠的雷雨云中强电荷 中心的强度 、极性 和分布 ，确定雷雨 云的空间位置 ， 并结合 区域 内闪电 定位 系统提供的闪电位置信息 ，进行雷电的预警预报 。
响 时
指标要求 ０ １ ０ ｋ ｍ
＜ ２ ０ Ｖ ／ ｍ
性能 名称 电场测量范
测 餐误 差
｛ ｋ ¨ ５ ｃ ＂ ￣ 要求
。
±５ ０ ｋ Ｖ ／ ｍ
＜ ５ ％
１
７
３
…ｊ Ｉ ～
ｓ Biblioteka ５ ０ ｍ ｓ 模拟输 出ｆ Ｕ 爪 ± １ ０ Ｖ
害越来越严重 ，社会对雷电灾害的监测 、预警预报和产
产生交变 的电流信号 ，经过Ｉ ． Ｖ转换 以后得到一个交流
电压信号 ，通过对该电压信号进行多级线性放大 ，可以
品服务有强烈的需求。利用多站大气 电场联 网监测地面
电场 ，提供 监测 区域内地面 电场的分布 以及雷暴空间电 荷的分布和移动路径 ，为雷 电的监测和预报提供重要的
得 到最终的输 出直流电压信号Ｖ 与实际电场强度Ｅ存在
雷电预警系统
为了更准确地模拟雷电活动，需要使用更复杂的模型和算法，但这也可能会降低模型的可 解释性。
实时监测和反馈
为了及时发现和解决潜在问题，需要建立高效的实时监测和反馈机制，这需要不断的技术 研发和优化。
05
雷电预警系统的未来发展
技术发展方向
01
精细化预警
利用更先进的探测设备和算法，实现对雷电活动的更精细、更准确的
特点
雷电预警系统具有实时监测、预警准确、覆盖范围广、自动 化程度高等特点，可以为社会公众和相关行业提供雷电预警 信息，减少雷电灾害的发生和损失。
工作原理
大气电场监测
雷电预警系统通过设置多个大气电场监测站，监测大气电场的变化情况。当 大气电场出现异常时，说明有雷电活动可能发生。
声波信号监测
雷电预警系统还通过接收雷电产生的声波信号，判断雷电活动的位置和强度 。通过对这些信号的分析和处理，可以进一步预测雷电活动的趋势和可能的 影响范围。
历史与发展
国外雷电预警系统
国外的雷电预警系统发展较早，美国、欧 洲和日本等国家在20世纪90年代就已经 开始研究和开发雷电预警系统。其中，美 国的雷电预警系统技术较为成熟，应用也 较为广泛。
VS
国内雷电预警系统
我国的雷电预警系统起步较晚，但发展迅 速。自20世纪90年代以来，中国气象局 和各地气象部门相继开展雷电预警系统的 研究和建设工作，取得了一定的成果。目 前，全国范围内已经建立了多个雷电预警 监测站点，覆盖了大部分地区。
空域管理
雷电预警系统可以帮助航空管理部门及时掌握空域中的雷电 活动，制定合理的空域使用方案，确保飞行安全。
其他领域
交通运输
雷电预警系统可以为交通运输领域提供雷电预警信息，帮助驾驶员采取措施 保障行车安全。
大气电场和雷电优秀文档
由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层，所以白天地面温度升高较多，夏日这种升温更为明显，所以近地面的大气的温度由于热
积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎 传导和热辐射也跟着升高，气体温度升高必然膨胀，密度减小，压强也随着降低，根据力学原理它就要上升，上方的空气层密度相对
说来就较大，就要下沉。
但对云的形成来说，降温过程是最主要的过程。而降温冷 实例1--实例4 中先导头的位置均为p(x=0,y=0,z=100m) ，先导头电量取负的1C。
由此可推算地球表面带的负电荷约为
却过程中又以上升运动而引起的降温冷却作用最为普遍。 对各种类型的模拟电荷单元（点电荷、线电荷和环电荷等），
由此可见突出物表面的曲率越大，其上感应的电场强度也就越大。
由此可见突出物表面的曲率越大，其上感应的电场强度 也就越大。因此，建筑物的边角楞以及其上曲率半径小 的突出物体遭雷击的危险性是相当大的。
（3） 既增加水汽含量，又降低温度。
其是近几年来，雷电灾害频繁发生，对国民经济造成的危害日
趋严重。我们应当加强防雷意识，与气象部门积极合作，做好
预防工作，将雷害损失降到最低限度。
１防雷电的原理
地面电场计算方法——模拟电荷法
其基本原理是将导体表面连续分布的感应电荷或介
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴是常见的天气现象，带来了丰富的降水、狂风和雷电等天气元素。
其中，雷电是由于强烈的云内垂直气流作用下，云间大量水滴、冰晶的碰撞和摩擦，产生巨大静电能而形成的自然现象。
雷电的产生与大气中大规模水汽的存在有关，虽然地球上蕴藏的水汽总量很大，但地球大气中的水汽分布很不均匀，大部分水汽集中在热带和亚热带地区。
在这些地区，强热力作用和大气扰动的影响下，产生了较强的对流和垂直气流运动，为雷电的形成提供了条件。
雷电的形成和发展是一个复杂的过程，涉及到大气中水汽的运动、云微物理过程、电荷的产生和分布等多个方面。
由于雷电的突发性和破坏性，能够准确预警雷电活动对于社会的安全和经济发展具有重要意义。
因此，基于多源观测资料的雷电预警研究成为科学家们的关注焦点。
地面电场是雷电活动的一个重要特征之一，通过对地面电场的观测可以了解雷电云的垂直发展过程和活动强度。
地面电场观测用到的仪器是闪电探测器，它通常由一个接收天线和相关的信号处理系统组成。
当闪电发生时，雷电放电的电流会引起感应电场的变化，闪电探测器通过接收感应电场信号，可以实时监测到雷电活动并进行预警。
除了地面电场观测，雷电预警研究还需要其他多源观测资料的支持。
例如，雷达观测可以提供雷暴云的立体结构和降水特征等信息，红外卫星观测可以提供雷暴云顶温度和云顶高度等指标，地闪观测可以揭示雷电活动的时空分布规律。
这些观测资料能够为雷电预警研究提供丰富的基础数据，并结合气象模型和预报技术，对雷电活动进行准确预测。
雷电预警研究的核心是要建立起雷电活动与各种观测资料之间的联系。
首先，需要分析和研究雷暴云的形成和发展机制，了解它们的演变规律和影响因素。
根据雷达观测、红外卫星观测和地闪观测等数据，可以对雷暴云进行特征分析，揭示雷电形成的机制和规律。
同时，还需要对不同类型的雷电活动进行分类和分析，例如云地闪电、云云闪电和地云闪电等，以便更好地建立雷电活动的统计学模型。
第三章 电场仪的工作原理及其在雷电预警中的应用
二. 感应器的组成
定片（感应片，又称定子） 动片（接地屏蔽片，又称转子） 直流电机 前置放大器 同步信号发生器等部分组成。
定片和动片是一圆板开六（四）等分的扇形面。 定片：感应电场信号，与机架绝缘。 动片：定片上方，由直流电机带动旋转，接地。 动片转动时定片在电场中交替地被屏蔽和暴露，产生感 应的交变信号。 前置放大器：放大很微弱的信号。 小叶片：形状与定片相似，也由电机带动旋转，并通过光 电开关的缺槽口使光电开关产生同步参考脉冲，用于鉴别 电场信号的极性。
飞机电场测量研究现状
一. 飞机电场测量的发展（ 4 个阶段）
①尝试阶段：20 世纪40 年代末至70 年代早期
以探测晴天电场和积雨云内电场为主。最初采用滑翔机 安装一个电场仪,用于测量电场的垂直分量。20 世纪50 年代 后期开始采用动力飞机,并在机身对称位置上安装2 个电场仪, 以消除引擎尾流的影响。进入20 世纪60 年代后,针对三维电 场测量问题,同时也为了消除机身电荷的影响,又在机身安装了 2 个额外的电场仪。飞机电场测量逐渐受到重视。
采用 倒置结构 使电场仪 能在恶劣 天气条件 下工作
三. 感应原理
当转子和定子的叶片完全重叠时，由于接地转子的屏 蔽作用，电力线不能到达定子叶片上，感应电荷为0； 随着转子的转动，定子叶片逐渐露出，感应电荷逐渐 增大。因此，定子上的电荷呈周期性变化：
I = dQ / dt
仪器可通过测量电流的大小进而推得电场的大小：
第三章 电场仪的工作原理及 其在雷电预警中的应用
南京信息工程大学 雷电科学与技术系 郭凤霞
主要内容
第一节 电场探测仪 地面电场仪 空中电场仪 第二节 电场仪资料在雷电监测预警中的应用 反推电荷结构 揭示雷暴的起电程度
大气电场仪在贵州雷电监测预警中的应用浅析
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·150·2020年第11期文章编号：2095－6835（2020）11－0150－02大气电场仪在贵州雷电监测预警中的应用浅析李迪1，陆扬2（1.贵州省气象灾害防御技术中心，贵州贵阳550002；2.贵州省大气探测技术与保障中心，贵州贵阳550002）摘要：分析了当前利用大气电场仪的电场变化，实时获取雷电发生、发展及消亡过程信息。
基于大气电场仪监测到雷暴云中雷电活动引起的地面电场值变化，结合闪电定位资料的个例分析，得出地面大气变化可以较好地反映闪电活动信息，避免和减轻雷电灾害的影响。
关键词：大气电场仪；雷电监测；地面电场；雷电灾害中图分类号：P429文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.11.0641引言贵州省位于云贵高原东侧，地形以山区为主，特殊的地理环境与地势地貌为冷暖空气交汇活动提供了条件，天气情况复杂，强雷暴单体和雷暴群现象经常出现，造成雷电天气过程极易发生。
近50年来，全省年平均雷暴日达51.6d，属多雷暴区。
雷电灾害是最严重的灾害之一，雷电和其他灾害天气相比，具有时间分布的瞬时性、季节性和频繁性，空间分布的广泛性、分散性和局地性等特点，这样就增加了雷电预报的准确性的难度。
据近年来的不完全的雷击数据显示，贵州全省易受雷击的场所（如建筑、园区等）因雷电引发的事故逐年增加，特别是高层建筑及弱电设施的雷灾事故呈上升趋势。
随着贵州省经济的快速发展，对雷电预警业务服务的需求日趋丰富化、多元化，服务专业化，用户对雷电产品的需求不再是进行雷电实况的监测。
因此，充分利用大气电场资料进行雷电的综合预警符合社会对雷电预警产品的需求。
2大气电场仪探测原理大气电场仪是利用置于电场中的导体，其上产生感应电荷的原理进行电场测量的。
当雷雨云内发生电荷积累时，地面电场值将发生变化。
低纬高原大气电场特征及其在预警中的应用
灾
害
学
Ｖ０． ７ Ｎｏ ３ Ｉ２ ．
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＡＴ ＴＲＯＰ ＡＳ ＨＯＬ ＯＧＹ
Ｊ １２ ２ ． ０ｌ
低 纬 高原 大 气 电场 特征 及 其在 预警 中的应 用
谢 屹然 徐 开 ， ，张腾 飞 ，刘 雪涛１
（ ．云南省气象 台 。云南 昆明 ６０ ３ ；２ １ ５０ ４ ．云南 省气象科 学研究所 ，云南 昆明 ６０ ３ ） ５０ ４ 摘 要：通过对 ２ ０ ０６年 ７月 一 ０ ７年 ６月云南地 闪定位 网探测 资料 和玉 溪大气 电场仪 资料 分析 ，研究 了高原晴 ２０ 天大气 电场和雷暴天气过程 的电场演 变特 征。结果 表明 ：高原 晴天 大气 电场 具有 明显 的 日变化 和月变化 特征 。
收稿 日期 ：２ １ —１ ０ １ ２—１ ５ 修 回 日期 ：２ １ ０ ２—０ ２ １— ９
的各 种物 理属性 和参 数 对地 闪进 行 预警 。Ｈｏｄ 和 ｎｌ Ｅｌ 发 现在 冻 结 层 附 近 首先 探 测 到 １ Ｂ ｉｓ ｔ ０ｄ ｚ回 波 可能 是雷 暴 的初 生 特 征 ，但 预 报 员 实 际气 象 保 障 预警业务 中发现这个指标并不 可靠，最后选用 了 云 顶 高 度 参 数 作 为 预 报 因 子 ；Ｇｅ ｉｉｎ 和 ｒｍｌｏ ｌ Ｏｖｌ 叫分 析 了经 过美 国肯尼 迪 航 天 中心 的 ３ ｒｉｅ ｌ ９个 雷暴 ，结果表 明当云地 闪将要发生 时，雷达反 射 率 和预报 对 象 之 间存 在 一 个 相关 关 系 ，对 于夏 季 雷暴 ，最好 的预警指标是在 一１ 层高度 、在两 Ｏｃ Ｃ 个连续 的体扫描上都能达到 ４ Ｂ ０ｄ ｚ的阈值。王飞 等… 利用多普勒雷达资料 ，结合探空、闪电资料 对 ２０ ０ ５年 夏季北 京地 区的 ２ ０个单 体过程 进 行综 合 分 析发现 ：４ Ｂ 是 比较 适 合 该 地 区 雷 电 预 警 的 ０ｄ ｚ 个 雷达 回波 特 征 参 量 。但 对 于 利 用 电 场 仪 对 周 围大气 电场 环 境 实 时 测 量 来 预 警 地 闪 的方 法 研 究 相 对较少 ，可较 小 范 围 内 （ 如 公 园 、娱 乐 场 等 ） 例 的地 闪预 警 大气 电场 仪 实 用 性 和 有 效 性 更 强 。过 去 大气 电场 仪 预 警 地 闪 一 般 通 过 设 定 最 佳 阈 值 ， 但 阈值取决 于雷暴云所带 的电荷量 和雷暴云距离 测 站 的远 近 ，各 地 预警 效 果 相 差 较 大 。取 １ｋ ／ Ｖｍ 阈值 ，在 美 国弗 罗 里 达 地 区 的预 警 命 中 率 （ Ｏ Ｐ Ｄ） 只能达 到 ３ ． ％ ２，而 在 其 它地 区可 以达 到更 高 ４４ １ ３
雷电预警原理
雷电预警原理
雷电预警原理是通过监测和分析大气中电场和雷电活动的变化，以提前预警和预测雷电的发生，从而采取相应的防护措施。
其原理主要包括以下几方面：
1.电场监测：雷电预警系统会部署一系列的电场感测设备，用于测量和监测大气中的电场强度和变化。
这些设备通常是由引线和电容构成的，可以感应到电场的变化。
2.地闪监测：雷电预警系统还会通过地面安装的底层雷电监测设备，检测和记录地闪活动。
地闪是指闪电击中地面或者云层内部的雷电。
3.数据分析：收集到的电场和地闪数据会被送往雷电预警系统的中央处理器进行分析和处理。
通过对数据进行实时的处理和比对，系统可以判断雷电活动的趋势和可能性。
4.模型算法：雷电预警系统利用雷电的统计模型和算法，通过对历史数据和实时数据的分析，来进行预测和预警。
这些模型和算法通常基于雷电活动的统计规律和物理原理，如雷暴云的发展、电场的分布、闪电的频率等。
5.预警通知：一旦雷电预警系统判断出可能发生雷电，它会向相关部门和人员发送预警通知。
通常采用的通知方式包括声音警报、手机短信、电子邮件等，以确保及时通知相关人员采取必要的防护措施。
需要注意的是，雷电预警系统的准确性和可靠性是受到
多种因素影响的，如数据采集设备的稳定性、分析算法的精度、传输和通知的即时性等。
因此，在实际应用中，还需要根据具体的环境和需求来选择合适的雷电预警系统，并结合其他防护措施来确保人员和设施的安全。
第二章 电场仪的工作原理及其在雷电预警中的应用
仪器可通过测量电流的大小进而推得电场的大小：
Q 0KES （S为感应等效面积）
定片感应的交变信号, 经前置放大器放
大和光电开关产生的同步信号一起从感 应器输出, 经长屏蔽电缆接到主机上。
主机把信号进一步放大, 相敏检波器在
经过整形分相的同步脉冲作用下鉴别出 交变电场信号的正负极性, 通过低通滤 波器得到相应的直流信号输出。
把空中电场仪设 计成一个光滑圆柱 体, 上下开感应窗口 形成双电场仪, 在感 应舱内装有上感应 电极上定片、上动 片、下感应电极下 定片、下动片。
空中电场的主要是将感应装置加载探空气球、小火箭或飞机上进行 空中电场廓线的测量，探空球方式操作简单，易于实现，但时效性 差；火箭方式可以探测到短时内的电场空间分布。而空间电场的探 测是将特殊的感应棒加载到空间探测卫星上进行的。
测量方法：电场磨法和电晕探针法。
空中电场探测的国内外发展概况
空中电场探测的探测在上个世纪末逐渐发展起来，一般称为火箭 电场探空（AEFS）。
第二章 电场仪的工作原理及 其在雷电预警中的应用
南京信息工程大学 雷电科学与技术系
主要内容
第一节 电场探测仪Байду номын сангаас
地面电场仪
空中电场仪
第二节 电场仪资料在雷电监测预警中的应用
反推电荷结构
揭示雷暴的起电程度
§1 电场探测仪
大气电场强度是大气电学的基本参数，在晴天电学、 雷暴电学以及闪电的研究中，都有重要意义，在雷暴和 闪电监测中具有重要作用。
目前国外上主要有美国、法国等国家开展了大气电场的模式研究 及有关探测设备的开发研制，并将研究的成果和设备用于云物理 研究、人工影响天气、强风暴预报等领域。美国国家强风暴实验 室利用球载电场仪的电场变化数据，进行闪电的判别。另外在美 国的REFS项目还应用于航空领域，主要是为空间探测器的发射 提供安全的保证。
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究引言：雷暴天气是一种常见的自然现象，在人们的日常生活中经常遇到。
而雷电是雷暴天气的主要现象之一，具有瞬时性、破坏性和危险性等特点。
因此，提前进行雷电预警并加强预防措施对于人们的生命财产安全至关重要。
近年来，随着雷暴预警技术的日益完善和观测手段的不断发展，基于多源观测资料的雷电预警研究引起了广泛关注。
本文将重点探讨雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究。
一、雷暴云地面电场特征雷暴云是雷电发生的重要环境之一，对雷暴云的地面电场特征进行深入研究对于准确雷电预警具有重要意义。
首先，雷暴云地面电场特征主要包括雷暴云的电荷分布、电场强度和空间分布。
雷暴云内部的负电荷区域与正电荷区域之间形成了强烈的电场变化，正负电荷之间的差异性导致了大气局部电磁场的形成。
其次，雷暴云地面电场的强度与雷暴发展过程中的云内温度、湿度、气流分布等因素有着密切的关联。
最后，雷暴云地面电场的空间分布呈现出多样性，存在着电场强度较大的区域和电场强度较弱的区域。
雷暴云地面电场的特征研究为基于多源观测资料的雷电预警提供了基础。
二、多源观测资料的雷电预警研究基于多源观测资料的雷电预警研究是利用雷暴云形态、云电性质、地面观测和气象因子等多种观测数据，通过建立合适的数学模型和算法对雷电进行监测和预警的过程。
当前主要的多源观测资料包括雷达、卫星、地闪观测等。
其中，雷达在雷电预警中起到重要作用，通过雷达反射率、速度和谱宽数据可以对雷云的变化进行实时观测。
而卫星观测可以提供雷暴云的形态和分布信息，帮助识别雷云的类型和发展趋势。
地闪观测则是通过对雷电产生时所产生的电磁信号进行接收和分析，以实现对雷电活动的实时监测和预警。
多源观测资料的应用使得雷电预警的准确性和时效性得到显著提升。
三、基于多源观测资料的雷电预警研究方法在基于多源观测资料的雷电预警研究中，主要采用的方法包括雷达回波组合、卫星图像分析以及地闪观测数据处理等。
雷电的现象和原理是什么
雷电的现象和原理是什么雷电是一种自然现象，它是由于大气层中的正负电荷分离而产生的电荷之间的放电现象。
在大气层中，通常会发生很多正离子和负离子之间的电荷分离，当这些分离的电荷积累到一定程度时，就会产生电荷之间的放电现象，形成闪电。
闪电是一种极具破坏力的自然现象，它通常伴随着巨大的声音和明亮的光芒。
闪电的能量很大，当它击中地面或建筑物时，会造成严重的损坏。
因此，了解雷电的现象和原理对于人类对自然的认知和预防自然灾害都具有重要意义。
雷电的现象具有一定的规律性，通常是在大气层中形成的。
当大气中的水蒸气凝结成云时，云层中的水滴和冰晶会摩擦产生正负电荷，形成电场。
当电场强度足够大时，就会发生闪电放电现象。
通常，云与地面或云与云之间的放电现象会形成不同类型的雷电。
雷电的形成过程中，最常见的是云与地面放电现象。
在这种情况下，通常是云层中的正电荷会积累到一定程度时，与地面产生负电荷的物体之间会形成电场，当电场强度足够大时，就会发生放电现象，也就是我们通常所说的闪电。
这种闪电通常是从云与地面之间产生，它可能是从云的上部向地面产生，也可能是从地面向云的上部产生。
除了云与地面放电现象，还有一种较为常见的是云与云之间的放电现象。
在这种情况下，通常是两个不同高度的云层之间形成电场，当电场强度足够大时，就会发生放电现象，也就是云与云之间的闪电。
这种闪电的形成过程与云与地面放电现象类似，都是由于电荷之间的分离和积累导致电场强度足够大而产生的。
除了上述的两种形式，还有一种较为罕见的形式是地面与地面之间的放电现象。
这种形式通常是由于地面上的正负电荷分离而形成的电场，当电场强度足够大时，就会产生放电现象，也就是地面与地面之间的闪电。
了解雷电的现象是为了更好的预防和应对雷电对人类造成的危害。
由于雷电的能量非常巨大，当它击中地面或建筑物时，会产生火灾、爆炸等严重后果。
因此，人类需要采取措施预防雷电的危害。
首先，可以采取建造避雷设施的方式，将建筑物与地面之间形成导电路径，使得雷电能够沿着这些导电路径流到地面，从而减少对建筑物的损害。
雷电预警系统技术规程
雷电预警系统技术规程雷电预警系统技术规程一、引言雷电是大气中极其强烈的放电现象，产生巨大的电流和电压，对人类和设施安全造成威胁。
为了预防雷击事故的发生，雷电预警系统应用于各个领域。
本技术规程旨在规范雷电预警系统的设计与应用，提高系统的可靠性和有效性。
二、系统组成雷电预警系统主要由以下组成部分构成：1. 雷电探测器：用于探测大气中的雷电活动，它可以通过探测雷电电磁波或者电场变化来实现。
2. 数据处理单元：负责接收和处理雷电探测器传回的数据，并进行数据分析和判别，提取有效的预警信号。
3. 预警信号发射器：负责将处理单元提取出的预警信号转化为可用的信号形式，并将其传送到需要预警的对象。
4. 预警接收器：接收和解析发射器发出的预警信号，根据预警信号做出相应的防护措施。
三、技术要求1. 灵敏度：雷电探测器应能灵敏地探测到大气中的雷电活动，包括远离雷电发生地的雷暴。
2. 抗干扰能力：探测器应具有良好的抗干扰能力，能够排除其他电磁波干扰对雷电信号的影响。
3. 准确性：数据处理单元应具备高准确性的信号识别和分析能力，能够准确判别雷电活动的存在与性质。
4. 可靠性：系统应具备高可靠性，能够长时间稳定地运行，不受环境变化的影响。
5. 实时性：系统应能够实时响应雷电活动，并及时向需要预警的对象发送预警信号。
四、安装要求1. 控制中心：雷电预警系统应设置一个统一的控制中心，该中心应位于易于观察和操作的位置，并配备必要的人员和设备。
2. 探测器位置：雷电探测器应安装在开阔的空地上，远离建筑物和其他干扰源，以保证探测的准确性和可靠性。
3. 预警接收器位置：预警接收器应设置在需要预警的对象旁边，便于接收和解析预警信号，并快速做出相应的防护措施。
五、运行维护1. 定期维护：雷电预警系统应定期进行维护和检修，确保系统的正常运行和性能稳定。
2. 数据记录：系统应能够记录雷电活动的数据，包括时间、位置和强度等信息，以供后续的分析和研究。
基于大气电场与闪电定位技术的雷电预警方法在民用航空中的应用
基于大气电场与闪电定位技术的雷电预警方法在民用航空中的应用作者：宋豫晓来源：《现代电子技术》2013年第21期摘要：目前针对雷电预警的方法主要是基于大气电场与闪电定位的探测技术，该项技术在国内的起步较晚但发展迅速，已被许多行业广泛应用。
本文通过简要介绍大气电场仪及闪电定位仪的工作原理，结合其主要的应用，探讨了其在民用航空领域的应用前景。
关键词：大气电场；闪电定位；雷电预警；民用航空中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0152⁃030 概述雷电是日常生活中常见的天气现象之一，但由于发生雷电时产生的电效应、热效应及电磁场效应等，使得建筑物遭受破坏，人畜伤亡事故，通信电力设备损坏事件频发，雷电灾害已经被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”，给人们的生产和生活造成了巨大的威胁。
如何有效的减少雷电灾害给人民生活和社会生产造成的损失，成为了人们迫切需要解决的难题[1]。
国外针对雷电预警的研究开展较早也有许多成熟的应用产品；国内虽起步较晚，但发展迅速。
随着科学的不断进步，针对雷电的探测技术已经历过几代的发展，目前，基于大气电场与闪电定位的探测技术是较为成熟的雷电预警方法。
1 大气电场仪工作原理利用导体在电场中产生感应电荷的原理，大气电场仪传感器由定片和动片组成，动片的旋转使定片的感应电荷转换为和大气电场成正比的电压量。
电场仪处理并显示电场值，电场值经通信线路传送至计算机进行处理，以直观的曲线形式显示给使用者[2]。
2 闪电定位仪工作原理闪电定位仪是探测闪电发生的强度、方向、频率及其变化的仪器，通过自动探测闪电辐射的声、光、电磁场特性等闪电放电参数，将实时检测到的数据进行交汇处理并显示，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标[3]。
3 基于大气电场与闪电定位技术的雷电预警方法应用大气电场仪虽然能够实现对局地雷电的监测和短时预警，实时反映当地雷雨云的活动状况，但缺乏直观性，不知道雷电发生的具体方位，若仅利用大气电场仪资料将使雷电预警错报率大大提高。
雷电预警调研报告论文
雷电预警调研报告论文雷电预警调研报告雷电是一种极具破坏性的自然现象，给人们的生活和财产造成了巨大的威胁。
为了减少雷电灾害对人们的伤害，许多国家和地区都利用现代科技手段开展雷电预警工作。
本报告旨在调研雷电预警的现状、方法和效果，以及对未来的展望。
目前，世界各国采用的雷电预警方法可以分为两类：基于地面观测和基于卫星观测。
基于地面观测主要利用雷电探测系统和测电场仪器进行数据收集和分析，通过观测雷电活动的频率、位置和强度来预测雷电活动。
基于卫星观测则利用卫星遥感技术，监测大气中的电场强度和闪电探测，通过数据分析和模型预测来进行雷电预警。
目前，基于地面观测的雷电预警系统在精度和时间上较为成熟，可以准确地预测雷电活动的位置和时间。
然而，由于地面观测受限于设备的布置和范围，其覆盖范围相对有限。
相比之下，基于卫星观测的雷电预警系统具有更广阔的监测范围和全球覆盖能力，但其对雷电活动的精确度仍有待提高。
在实际应用中，雷电预警系统可以提前数分钟或数小时发出警报，以便人们采取必要的安全措施。
例如，警报可以通过手机短信、电视和广播等多种渠道传播给公众，以便及时避开雷电活动发生的区域。
此外，一些重要的设施和活动场所，如机场、体育场和野外施工现场，也可以利用雷电预警系统来采取相应的应急措施，以确保人员和设备的安全。
然而，雷电预警系统仍然存在一些挑战和问题。
首先，目前的预警系统无法完全预测和避免雷电灾害的发生。
其次，由于雷电活动受气候条件和地理环境的影响较大，不同地区和季节的预警效果可能有所差异。
此外，雷电预警系统的建设和维护成本较高，对于贫困地区和发展中国家来说，实施起来较为困难。
总之，雷电预警是一项重要的自然灾害防控工作。
虽然目前已经有了一些成熟的预警方法和系统，但仍需要进一步的研究和技术改进。
未来的发展方向包括提高雷电预警系统的精密度和准确度，降低建设和维护成本，并扩大预警范围和覆盖面，以更好地保护公众和财产的安全。
电力系统防雷与防静电技术研究
电力系统防雷与防静电技术研究一、引言电力系统在现代社会中扮演着重要的角色，它为我们的生活和工业提供了持续稳定的电力供应。
然而，电力系统在面临雷电和静电等自然灾害时往往显得脆弱。
为了保护电力系统的运行和设备的安全，电力系统防雷和防静电技术的研究变得至关重要。
二、雷电与电力系统雷电是一种自然现象，产生于大气中两个带电物体之间的放电。
当雷电击中电力系统时，它可能导致电力系统设备的瞬时故障、损坏甚至完全瘫痪。
因此，电力系统需要采取措施来减少雷电对其的影响。
1. 避免高海拔和雷电活跃地区的布置高海拔地区的电力系统更容易受到雷电的影响，因为在较高的高度，大气中的电荷更容易积聚导致雷电的发生。
因此，电力系统的布置应尽量避免高海拔地区和雷电活跃地区，以降低被雷电击中的风险。
2. 使用避雷针和避雷网避雷针和避雷网是电力系统中常用的雷电防护装置。
避雷针通常安装在建筑物或设备的顶部，通过吸引雷电并将其安全释放到大地，从而保护电力系统设备。
避雷网则覆盖在建筑物或设备周围，用于分散雷电的电流，减少对设备的伤害。
3. 接地系统的设计与维护良好的接地系统对于防止雷电对电力系统的影响非常重要。
接地系统通过将电流安全地引导到地面，避免了电力系统设备损坏和人身安全事故的发生。
因此，电力系统的接地系统需要进行合理设计和定期维护，以确保其有效性。
三、静电与电力系统静电是电荷不平衡导致的电场现象，它在电力系统中可能引发设备的故障、火灾等问题。
为了防止静电对电力系统的影响，需要采取一些技术措施。
1. 静电接地静电接地是指在设备或系统中设置合适的接地装置，将静电安全地释放到地面。
静电接地可以减少或消除静电对设备和系统的影响，保护电力系统的正常运行。
2. 消除静电积聚静电的积聚是造成电力系统静电问题的主要原因之一。
通过使用防静电材料，控制湿度，减少摩擦等方法，可以有效消除静电积聚，降低静电对电力系统的影响。
3. 静电监测与检测静电监测与检测技术可以帮助我们及时了解电力系统中的静电问题。
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期待 能为 雷电 的监 测和预 报提供 更好 的方 法 ， 大程 度 减少 雷 电灾害 给 人 民 生活和 社 会 经济 最
造 成 的损 失 。
关 键词 ： 电 ； 气电场仪 ； 雷 大 特征 ； 预报 预警
中图分类 号 ：４ ７３ Ｐ ２ ． 文献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６０ ９ ２ １ ） １０ １ —５ １ ０ —０ Ｘ（０ ０ ０ — ０ ００
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第 １期 ２１ Ｏ Ｏ年 ３月
气 象 水 文 海 洋 仪 器
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大 气 电场 的特 征 及 雷 电预警 技术 研 究
吴 明江 杜 莉 萍 陈 勇斌 宋文 英 陈柏 堑 ， ， ， ，
（ ． 江 省 嘉 兴 市 气 象局 ， 兴 ３ ４ ０ ； ． １浙 嘉 １ ０ １ ２ 浙江 省 金 华 市 气象 局 ， 华 ３ １ ０ ） 金 ２ ０ ０
摘 要 ： 近年 来 ， 由于高科 技 的迅猛发 展及 其在 社会 各个 领 域 的广 泛 应 用 ， 市 中的 雷 电灾害 城 已严 重影响 现代通 讯和 计算机 的应用 ， 并造 成建 筑 物破 坏 、 畜伤 亡 等 恶性 事 故 的发 生 ， 此 人 因 人们 防雷意 识不 断提高 ， 对雷 电预报 的要求越 来越 迫切 。本 文 以大气 电场资 料为基 础 ， 用地 利 面 电场仪 的组 网观 测 ， 测 雷雨云 中强 雷电活 动 中心在 地面 产 生的 电场 强度 、 性 以及 闪 电数 监 极 等 ， 结合 闪 电定位 系统及 天 气雷达 等设备 的监 测 ， 究 雷 电现象 与 各 类监 测 数据 的相关 性 ， 并 探
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆａ ｍｏ ｐｈ ｒ ｃ ｅ ｅ ｔ ｉ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ｏ ｔ ｓ ｅ ｉ ｌ ｃ ｒ ｃ
Байду номын сангаас
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