昼夜变化对FY-4A闪电成像仪探测性能的影响

为了探究昼夜变化对卫星闪电成像仪探测性能的影响,利用低频磁天线闪电定位系统与FY-4A闪电成像仪(Lightning Mapping Imager,LMI)的闪电探测数据匹配方法,分析了2020年9月份于广东省及其周边地区发生的四次雷暴过程,并阐明昼夜变化因素对LMI探测性能的影响。研究发现：地基与星载闪电探测的空间分布特征、时间变化特征具有较好的一致性,但是地基探测的闪电数量更多,闪电分布更加密集。闪电匹配率与卫星探测率在日出后三至四小时内突然下降,于日落前2小时左右突然增加,匹配率与探测率的突然增加与减少是由昼夜交替时LMI探测闪电数量的快速变化引起的。昼夜变化对LMI的探测性能产生显著影响,夜晚的探测效率大约是白天的10倍。即使雷暴活动增强,白天匹配率和探测率依然相对较低。     

论光电测雹仪的单站雷电探测原理及其特性

本文通过光电测雹仪探测闪电的原理和它所独特的定向性及抗干扰性的论述,阐明它可能成为目前国内外单站定向探测雷电的一种好仪器。     

中国东南区域闪电活动特征及其与大气环境参数的关系

利用近18年(1997~2013)的星载LIS/OTD(lightning imaging sensor and optical transient detector)闪电观测资料、NCEP/NCAR(National Center for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research)和ERA-Interim再分析资料,对北纬30°以南、东经100°以东的中国陆地地区(17.5~30°N,100~122.5°E)的闪电活动特征及其与大气环境因素的关系进行了分析.结果表明:中国东南闪电高发区闪电活动季节性特征明显,春夏两季为闪电高发期,厄尔尼诺事件对其闪电活动的年际变化有较强的影响,在此期间冬春季闪电活动有明显的增强.东南闪电高发区闪电活动与地面温度、700~400hPa平均相对湿度、850hPa位温等热力学参数有明显正相关,与多种稳定度参数有强相关,显示出大气层结不稳定性越大,闪电活动越强.进一步通过多元逐步线性回归方法,建立了东南闪电高发区区域平均闪电密度与地面温度、CAPE(convective available potential energy)、BR(Bowen ratio)、LI(lifted index)、SI(Showalter index)的回归方程,有助于利用多种参数开展预报区域闪电活动.     

浅谈多普勒天气雷达报文发送自动监控与报警

多普勒天气雷达探测数据是现代气象预报中非常重要的参考资料,其生成的探测产品需要传送到国家局形成全国天气雷达探测数据联网。报文在传输过程中,会因为各种原因如网络故障或者观测仪器等导致发报出错,若不能及时发现,会产生较大影响。本文实现了用Java语言编写程序实现报文发送的自动监控和报警。     

星载红外预警探测器工作机制和对抗方式

星载红外预警探测器通过探测火箭发动机尾焰的红外辐射来搜索、跟踪导弹目标。是导弹预警卫星最重要的一种载荷。简述了星载红外预警探测器的作用和特点。总结了当前星载红外预警探测器的发展趋势。工作波段的选择是红外探测系统设计的一个关键问题．分析了星载红外探测器工作波段的选择,指出地球大气层的红外吸收特性是决定星载红外探测器工作波段选择最重要的因素。星载红外预警探测器目前采用基于时间延迟积分技术的红外焦平面阵列敏感器,简要分析了其工作机制。对于星载红外预警探测器所采用的扫描、凝视两类典型探测模式,给出了探测原理,分析了其各自的优缺点。未来天基导弹预警将使用这两类探测器搭配工作。初步研究了针对星载红外预警探测器的各类被动和主动对抗方式。     

过墙壁探测:层状介质中二维层析成像模拟

开发了一种基于对比源反演（CSI）算法的二维非线性逆散射技术，对层状介质中的二维物体进行层析成像并用其模拟过墙壁探测。对一些复杂模型的反演结果说明了CSI算法的有效性和进行过墙壁探测的可行性。数值模拟结果表明，在观测受到限制的情况下通过对多种频率的数据进行反演仍可以精确重构被探测目标的位置、形状及电参数。     

基于星载GNSS-R DDM的海面目标探测研究

为了利用星载Global Navigation Satellite System-Reflections（GNSS-R）的延迟-多普勒图（Delay-Doppler map, DDM）实现对海面目标位置的遥感探测,本文依据星载DDM的生成原理,研究实现了其反过程即从DDM中重构散射区域图像进而达到探测海面目标的目的。首先利用截断奇异值分解（truncated singular value decomposition, TSVD）法去除DDM中的模糊函数;然后通过计算归一化雷达横截面积（normalized radar cross-section, NRCS）重构海面散射区域图像。以2016年3月1日TechDemoSat-1（TDS-1）实测的DDM数据为例,首先计算了镜反射点（specular point, SP）的位置,然后进行重构实验。实验结果表明：文中计算得到的SP与TDS-1提供的SP之间的最大误差在800 m左右,小于TDS-1 5 km的距离分辨率;同时,重构图像中目标的位置与极地海冰数据中海冰的位置相吻合,由此可见本文的目标探测算法能够从DDM中探测到海面目标。     

嘉峪关台FHD观测数据噪声的影响因素及对策

从2001年架设FHD质子磁力仪器到现在,已经运行15年了,产出的观测数据质量良莠不齐,有时观测资料质量较好,有时观测质量较差。评价FHD观测数据质量无非是要考察观测数据的精度与连续率,数据噪声是观测数据相对精度的反映,噪声小的数据,相对观测精度就高,反之就低;观测数据的噪声除了与仪器本身的测量精度有关,还与许多因素有关。从观测环境、交流电磁干扰、仪器工作参数、信号线和接地方面来探讨影响嘉峪关台FHD观测数据噪声的因素及对策。     

气象探测中的无线电技术应用

提到气象观测,人们首先会想到百叶箱、温度湿度计、气压表、雨量筒、风速计、风向标等传统仪器,而时至今日,基于无线电技术的气象探测设备早已被广泛应用于大气探测领域。随着无线电气象学不断发展,目前我国气象部门在观测及预报过程中通常会采用哪些无线电设备及先进技术？     

基于CALIOP数据的气溶胶光学厚度反演研究

星载激光雷达在大气气溶胶探测上具有观测范围大、精度高以及连续测量等优点,对于大气污染监测和气候变化研究具有重要意义.以星载激光雷达CALIOP L1b数据为基础,利用Fernald近端分析法反演了整层大气柱上气溶胶消光系数及其光学厚度.选择武汉市为试验区域,计算了2007年8月至12月期间武汉上空的气溶胶光学厚度,与地面光度计的实测数据比较表明,CALIOP反演的AOD精度较高.     

3-D lightning location solution and precision analysis of cloud flash

Using the spatial coordinates of detection stations and the time of arrival of lightning wave, the observation equations can be expressed. For the large lightning detection network, the least square method is used to process the adjustment of observation data to find the most probable value of lightning position, and the result is assessed by the mean error and dilution of precision. Lightning location precision is affected by figure factor. The conclusion can be used in the design of location network, data processing, and data analysis. Biography: ZHANG Ping (1968–), female, Ph.D. candidate, Lecturer, research direction: lightning detection and 3S technology.     

Lightning activity on the central Tibetan Plateau and its response to convective available potential energy

Lightning flash activities on the central Tibetan Plateau have been studied by using the satellite-based Lightning Imaging Sensor(LIS)database from January 1998 to July 2002.The lightning activity shows a clear diurnal variation on the central Plateau.The peak lightning activity appears at about 17:00 which is 3 h earlier than that in Jingxhou,Hubei in the same latitude belt nearby,indicating that the lightning activity is a sensitive indicator of solar heating on the Plateau.The lightning discharge is weaker on the Plateau than Jingzhou.Hubei and other low-altitude continental regions because of the lower convective available potential energy(CAPE)on the Plateau.The CAPE on the Plateau is 12 times lower than that in Jingzhou,Hubei,and 20 times lower than that in the sea-level region,such as Guangzhou and Florida.However,the sensitivity of lightning activity to CAPE changes on the Plateau is up to 30 times more sensitive than other prominent low-altitude regions.     

秦微1,2,张其林1,2,赖悦1,2,姜苏1,2,陈媛1,2,苏建峰1,2

为了更好的利用闪电资料和雷达回波资料来对雷电进行临近预警,本文以深圳地区2012年4月一次强飑线过程为例,分析该次过程中的闪电活动与雷达回波特征,发现地闪分布与雷达回波强度之间表现出很好的对应关系。因此,本文采用TITAN(Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis, and Nowcasting)算法对这次强风暴过程中40dBZ以上的强回波区进行识别、跟踪和外推,并与闪电高密度区域的识别、跟踪和外推结果进行对比分析。结果表明：TITAN算法识别效果理想,且识别结果与单体的发展旺盛程度有关;另外,雷达强回波区和闪电高密度区的外推精度与外推开始时刻、外推时间的长短有关;利用闪电高密度区进行外推时,外推的质心误差小于雷达强回波区的外推质心误差。     

2008年云南省雷电活动及雷电灾害特征分析

利用云南省2008年雷电定位网监测的地闪资料和全省16个州(市)的雷电灾害资料,对云南省2008年雷电活动及雷电灾害的时空分布特征进行分析.结果表明:2008年云南雷电活动频繁且持续时间较长,滇西南雷电日最多且开始较早结束较晚;2008年全省平均地闪密度值较高,负地闪占绝对优势,正地闪比例随季节呈现先减小后增大特征;负地闪电流的空间分布与密度分布具有负相关特征,正地闪电流表现为北部电流高于南部;雷电灾害的特征是滇西南、滇中为雷电灾害事故和雷灾造成人员伤亡人数最多区域,滇西北最少;雷电灾害事故主要发生在6～9月;5:00～12:00是雷电活动和雷电灾害相对较少时段;16:00～22:00是雷电活动和雷灾频发时段;2008年我省雷电灾害的频繁程度并不完全取决于雷电活动分布、人口密度和经济发展状况,而可能与更多的因素有关.     

基于HTM网络的多源海洋实时观测数据异常检测

在时下海洋观测系统中,往往通过分布于不同地理位置的智能传感器来获取实时观测数据。然而由于通信环境不稳定、观测仪器故障、数据采集或传输软件运行异常等原因,观测数据的完整性、可靠性和时效性往往得不到保障。本文基于层级实时记忆(Hierarchical Temporal Memory,HTM)网络设计多源数据异常检测算法,对不同测点海洋实时观测数据流进行质量监控。首先考虑海洋观测系统中存在的数据缺测、网络丢包现象,对观测数据进行预处理;接着基于HTM网络,生成观测数据的稀疏离散表征,动态更新神经元活跃和预测状态,并根据赫布法则奖励或惩罚突触连通值,模拟时序数据的空间和时间关系,从而学习和识别数据内部特征,实现单源海洋实时数据流的异常检测;最后在此基础上,利用不同测点间观测数据的距离相关性,对多源海洋实时数据流进行质量监控,降低异常数据漏报率。实验结果表明,本文提出的算法能有效检测出海洋实时观测数据异常点,且识别速度快于数据采集速度,能保证异常检测过程的准确性和实时性,符合实际应用需求。     

基于冲击动作特性及泄漏电流的避雷器在线监测系统

避雷器是电力系统重要设备之一,其性能的优劣对电网安全运行起着很大作用,但输电线路避雷器目前采用的定期预防性试验存在时限性及操作困难等问题。针对输电线路避雷器的特点,本文提出了基于泄漏电流和雷电冲击电流测量的避雷器全运行状态的实时监测技术。通过采集泄漏电流评价线路避雷器的受潮、老化等状态;雷击时通过避雷器冲击大电流的次数和峰值,它反映避雷器的剩余寿命以及是否需要预防性试验;冲击小电流的次数,它可为雷电防护及雷击事故分析提供极有价值的科学依据。本文研究成果对提升全网的故障预防及事故分析能力具有重要的积极意义,有利于提高输电线路防雷水平及降低输电线路雷击跳闸次数。     

能抵抗粗差的雷电定位算法研究与仿真

雷电是严重危害人类生命财产安全的自然灾害。在雷电监测系统中,定位计算直接关系到探测结果的精度。然而在探测到的原始数据中有许多包含粗差,粗差的影响使得由基本定位方法得到的结果严重偏离真实值。为了满足应用的要求,必须设计能够抵抗粗差干扰的定位方法。论文首先介绍了目前在用的三站定位方法,并严格推导了Taylor级数法。为了使基本定位方法能够具备抵抗粗差的能力,基于数据挖掘技术设计了两种粗差处理算法：k-means聚类法和决策树分类法。仿真说明,采用后两种方法能够有效地抵抗粗差的干扰,提高定位精度。     

核数据评价与建库研究

核数据是描述原子核基本性质以及原子核与其他粒子发生相互作用的核参数的总称,是核科学发展的基础数据,是连接核物理基础研究与核工程以及核技术应用的重要桥梁,是核物理研究的一个重要分支学科.本文首先简要说明了核数据的内涵、种类和用途;然后对中子核反应实验数据库、核数据评价的关键流程以及国际上几个主要的评价核数据库情况进行了简单的介绍;之后对我国核数据评价与建库工作研究的起步与发展历程、国际主要核数据组织的活动以及目前国际核数据研究的发展趋势进行了评述;最后探讨了我国核数据评价与建库研究工作需要重点关注的问题以及未来我国核数据工作可能的发展方向.     

基于虚拟仪器的导航雷达回波信号采集器设计与实现

信号采集的目的是了后续雷达成像和海浪信息提取。基于虚拟仪器技术,对单脉冲体制导航雷达设计了一套数据采集系统。以计算机和PXI-9820数据采集卡为硬件,以VC++6.0软件作为开发平台,构建了基于Windows平台的数据采集系统,雷达回波信号采集单元采用多路信号同步采集的设计方案,并指出了系统实现过程中的多通道同步采集的关键技术问题。东海某海域的岸基采样实验证明了基于虚拟仪器技术的数据采集器设计的可行性及系统运行的可靠性。