关于开展雷电监测预警服务的探索研究.pdfVIP

S3 会场 关于开展雷电监测预警服务的探索与研究 1 2 3 1 黄耀波 ，杜建德 ，廖春衡 ，林华立 （1.台山市气象局，广东台山 529200；2.江门市气象局，广东江门 529000；3.珠海市气象局，广东珠海 519000） 摘 要 本文首先介绍了闪电定位系统的探测原理和功能，再从资料收集、资料处理、建立信息库、判断闪电落点的 方法及预警方法等五方面详细描述了如何开展雷电监测预警服务的技术方法，然后列举出五大类潜在的服务用户， 明确了需求对象。文中的技术方法描述是以实际操作为主，为有意开展该项服务的气象服务工作者奠定了技术基 础。 关键词：应用气象学，气象服务，闪电定位，监测预警，应用方法 1 前言 雷击是自然界强大的脉冲放电现象。据统计，全球平均每秒钟有 100 次闪电，平均每年因雷 击造成的人员伤亡超过 10000 人，每年因雷电灾害造成的直接损失就超过 10 亿美元。雷电被联合 国十年减灾委员会列为“最严重的十种自然灾害之一”，被国际电工委员会称为“电子时代的一大 公害”。雷电引起的人身伤亡、森林火灾、电力系统破坏，以及给飞机、导弹、航天带来的危险使 人们更重视把雷电物理的研究成果付诸于实践，期望研制出各种雷电定位、预警设备及防护方法。 近年来，气象部门加强防灾减灾工作，雷电预警预报技术和方法的研发有新进展，如广东气象业 务网上的闪电定位系统已供基层预报服务人员使用，并开展了雷电预警预报业务。 2 闪电定位系统的探测原理及功能 闪电定位系统是一套云地闪探测系统，能够实时对云地闪的发生位置进行定位。闪电发生的 时候都会向外辐射电磁波，通过人们对大量观测数据的统计发现，云地闪辐射的电磁波有其固有 的特征，正是基于这一原理，通过设置多个探测 点，检测波形特征点到达每个探测站的准确时 间，从而实现对云地闪的精确定位。目前，闪电 定位系统的探测效率90%，定位精度500 米，落 雷时间精确到 0.1 微秒，故闪电定位系统时差定 位误差是探测站定位误差和距离差误差综合影 响的结果。 闪电定位仪通过设定阀值、波形前沿时间、 波形后沿时间、多峰干扰、尖峰干扰、反峰干扰 六个特征判据将云地闪信号选出来，记录主峰到 达的精确时间，将数据发送到远程中心站进行多 站综合定位处理，闪电定位系统数据流如图 1 所示。 闪电定位系统不仅能实现对近距离雷暴的 预警，同时还可以监测电场仪周边一定距离范围 内的闪电发生状况。由于观测人员能够同时很直 观地看到闪电的移动趋势和电场的变化，因此， 图1 闪电定位系统数据流示意图 比起以往仅靠地面电场来对雷暴进行预警。雷电 1 监测预警系统能够让观测人员更直观地了解雷暴的发展状况，从而实现更准确的短时预报。 3 技术服务方法 3.1 资料收集 每 1 分钟间隔的闪电定位收集，每 6 分钟间隔的雷达资料收集，每半小时一次的气象卫星资 料的收集。可在程序中使用 Timer 控件，设定属性 interval 控制系统检测数据资料的时间间隔，设 定时间自动收集闪电定位资料、雷达资料和气象卫星资料，然后按服务对象的需求，分门别类储 存资料。 3.2 资料处理 使用资料处理前，必须要对闪电定位 资料进行处理。 在众多的闪电定位资料中筛选出服务 区域内的闪电定位资料。在 2012 年 08 月 16 日1107 个雷电数据中，笔者使用 Excel 的函数，判断台山区域内的经纬度，快速 筛选出 33 个在台山境内的雷电数据，如图 2 所示。 3.3 建立信息库 建立服务对象的信息。需要服务对象 方提供准确的经纬度，可以按各镇区域建 库，也可以按功能建库。 3.4 判断闪电落点方法 3.4.1 计算法 图2 雷电数据筛选 利用已知两点坐标的三角公式，计算 出设施点与闪电点的方位角和距离。