雷电探测2

z(高度) P y (北) A
2 φ
B P'
1
arctg (cos PDC / cos PDA )
我国国家雷电探测网的初步规划
大约190 个探测站 组成，基 本覆盖我 国25个省 市区，初 步形成国 家雷电监 测网，
定位误差的优化(场地误差）
100.00
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 -80.00 -100.00 -100.00 -60.00 -20.00 20.00 60.00 100.00
时差法：长基线（LDAR）
• 优点：资料最详细 • 缺点：分析繁琐 • 组成：五个宽带垂直极 化天线来完成的。 • LDAR：七个组成部分， 6个天线大致安装在六 边形的顶点，中心是第 7个天线，信号通过微 波与处理器连接。
1983年Proctor的布阵
LMA: 在美国2000年夏季的STEPS(Sever Thunderstorm Electrification and Precipitation Study) 实验中，LMA闪电观测系统 共设有13个测站，可以探测300km以内的闪电活动。
天线
短基线系统的主要性能指标
1.中心频率：280MHz 2.带宽：10MHz 3.采样频率：2G/s 4. 最小时间间隔：1μ s 5.有效探测距离：< =10km 6.定位误差
方位角：< 1°仰角: < 3 °
计算方法
当辐射源的方位角在[0º —90º ]范围内时，有：
cos * cos cos PDA cos * sin cos PDC tg cos PDC / cos PDA
每一个接收站包括一个VLF天线、前置放大器、一个GPS。WWLLN工作在甚低 频频段，因此可以探测到几千公里外闪电发生的电磁辐射信号。为避免干扰 ，全球40个测站中至少有5个测站探测到同一VLF信号时，才被视为一个闪电 。
2005-2008年西北太平洋海棠 (Haitang),泰利(Talim)、珍珠(Chanchu)、蔷 薇(Jangmi),森拉克(Sinlaku)，
20～80 km处的眼壁区域; 200-400km和以外的外雨带中; 600 km处
• Molinari等（1999）：认为这种闪电密度的分 布特征支持了台风的对流结构被分为三个明显 区域的观点。这三个区域是：眼壁、内带和外 带。眼壁具有海洋季风对流深厚的、弱起电的 特征。内带有与中尺度对流系统拖尾的层状云 区域相似的特征，包括可产生相对高的正闪。 外带是台风中地闪发生最主要的区域。
LMA接收天线
LMA的观测结果（STEPS 计划）
• 长基线的局限性： 虽然长基线的TOA 辐射源定位系统有较 高的定位精度，但由 于需要多站同步观测 势必增加GPS等许多 观测设备，在某些多 山地区观测时，地形 也会造成非常不利的 影响。
4.1 时差法：短基线
短基线时差法： 基线短 设备简单地 地形要求低 易判同事件 定位精度低 适于定近闪 基线长度10米 天线距地1.83米 天线长2.15米
L L L L L L L L L
52.25
52.3
时间（ms）
52.35
52.4
8600
c
8400 8200 8000 7800 52.2
L L L L L L L L L L L L L
R
52.25
52.3
52.35
52.4
时间（ms）
快慢电场组网
4） 甚低频（VLF/LF)定位技术
4.1 一般原理方法 4.2 闪电定位系统
云闪
测量结果
1150
回 击 和 梯 级 先 导 电 场 变 化 波 形
电场变化（V/m）
1100 1050 1000 950 900 850 45
1060 1040
b
a
R
电场变化（V/m）
地 闪 的 识 别 依 据
电场变化
---
L
L
L L
45.05
45.1
时间（ms）
45.15
45.2
R
1020 1000 980 960 940 920 900 52.2
3.1 一般原理方法
• MDF定位技术 • TOA定位技术 • 混合法
4.2 闪电定位系统（LLS)
探测仪结构(DF)
闪电定位算法：MDF
闪电定位算法：TOA
时差测向混合系统算法. LLS参数
北美雷电监测定位网
1991年开始建 设，到目前为 止建成187个 探测站，探测 范围覆盖美国 与加拿大大部 分区域。 探测精度500 探测效率80%
80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 -80.00 -100.00 -100.00 -60.00 位误差的优化（场地误差）
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 -80.00 -100.00 -100.00 -60.00 -20.00 20.00
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20.00 -40.00 -60.00 -80.00 -100.00 -100.00 -60.00 -20.00 60.00 100.00 20.00 60.00 100.00
全球VLF/LF 定位：WWLL得到的亚洲地区闪电活动
雷电探测方法
地基探测
1) 光学探测 2) 空间电荷遥测 3) 电磁场测量
4) 甚低频/低频定位
5) 甚高频定位
3) 快慢电场变化测量仪
慢天线
快天线
慢 天 线 工 作 原 理 图
• 采样率；记录长度； 触发电平；预触发时间；电阻较 大 106~109Ω；时间常数（τ=RC）
新型快、慢天线资料
地闪
• 台风中心最大风速急剧增大的阶段，眼 壁上的闪电爆发，而在眼壁闪电爆发的 几个小时后中心风速达到最大值，有个 别台风在台风最强期间的前半段眼壁闪 电爆发，这对台风强度的预报有一定的 指示意义。在台风减弱阶段，中心闪电 发生很少。
5） 甚高频（VHF）定位技术
时差法： 长基线时差法 短基线时差法 干涉仪法： 宽带干涉仪 窄带干涉仪