闪电定位误差及探测效率评估

为了实现闪电定位中定位误差及探测效率评估的自动化,从时差法闪电定位原理出发,分析了闪电定位原理存在的问题及其定位的误差来源。采用计算机模拟的方法,实现了对闪电的定位误差及探测效率的定量评估。以安徽省闪电定位网为例,说明了利用评估软件可以对已有的闪电定位网络作出有效的定位误差评估。分析了几种不同几何分布的布站效果,给出了几种基本布站模型,为将要布设的闪电定位网布站方案的提出提供选址依据。     

闪电辐射源多脉冲匹配定位方法

为匹配出更多的闪电辐射源脉冲,定位出更多的闪电辐射源位置,得到清晰的闪电发展通道,提出了一种闪电辐射源多脉冲匹配定位方法。该方法利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法对原始的闪电电场信号进行分解,再将分解得到的部分分量合成,将合成后的信号进行归一化并提取脉冲,依据滑动窗口内四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征实现相同辐射源脉冲的匹配。结果表明,利用EMD方法对闪电电场信号进行分解再部分合成,去除了原始信号中的直流分量、单调分量和低频周期分量,使信号波形更干净平稳;依据四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征对各测站间相同闪电辐射源的脉冲进行匹配,基于辐射源脉冲的到达时间差定位出辐射源的三维位置,可以清晰地描绘出闪电通道的发展过程。从整体定位效果来看,本文提出的闪电辐射源多脉冲匹配定位方法效果优于传统的单脉冲匹配方法。     

卫星闪电定位校正

从卫星资料处理出发，分析了雷暴云在多通道卫星云图上的基本特征，提出了利用多通道数字化卫星云图判识雷暴云的方法。在判识出雷暴云的基础上，对其中心进行定位，并利用其定位结果，对闪电定位仪测得的闪电资料进行校正，以提高闪电定位仪的定位精度及卫星资料判别雷暴云的正确率。初步分析表明，利用卫星定位对闪电定位进行校正，对闪电资料的定位精主工有较大的提高，得到了较好的结果。     

大连地区闪电定位资料的初步分析

利用大连地区2004-2006年SAFIR3000闪电定位系统定位资料,分析了该地区闪电的月变化、雷暴日的月变化、闪电强度、闪电密度等特征。结果表明,大连地区云间闪和云地闪的数量月变化呈双峰分布,雷暴日的月变化呈单峰分布;雷电流强度多数分布在＋50到-150KA范围内,电流强度绝对值大于100KA的强雷电主要集中在负闪电区域;大连市区、旅顺口区、瓦房店市西部和陆海交界处是闪电频发的重灾害地带,闪电多发区与当地环境有很大关系。     

论闪电探测技术在雷电防护上应用

文主要探讨了闪电探测技术和方法的发展状况,阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用。     

一次雷电灾害成因分析及防御对策

针对一次雷电灾害事件,根据现场勘查、走访、测量,利用当地气象台站实测资料、雷达探测资料、闪电监测资料确定了灾害点的雷电活动情况,通过对雷电灾害产生的热效应、机械效应、雷电反击和电磁感应的分析,确定本次灾害是一次雷电灾害.产生的原因是该建筑物没有雷电防护装置,当建筑物附近发生地闪时,电阻压降在树木与屋面边沿之间的电压差产生了雷电反击;雷电磁场在建筑物内部导线回路的开路最大感应电位击穿了开关面板和电子设备的主板,使电子设备受损.并据此提出雷电防御对策.     

基于ADTD闪电定位系统的莆田市雷电特征分析与应用

该文利用福建省莆田市2004年～2008年的ADTD闪电定位资料,通过数理统计、分析归纳等方法,重点讨论莆田地区闪电特征中的雷电流幅值,为莆田地区开展防雷减灾工作提供理论依据和科学指导.     

甚高频闪电辐射源的定位与同步观测试验

闪电宽带干涉仪是一种新型的辐射源定位系统.该系统实现了电场变化、辐射源位置和辐射频谱等多个闪电物理参量的同步观测.利用人工放电源对该系统的测试和误差标定发现定位角度均方根误差小于1°.对闪电的实际观测结果表明该系统能够较好地再现闪电通道时空演变特征,并能在空中不同位置有多个辐射源同时出现的情况下进行有效定位.该系统结构简单、容易实现,它不仅适应于闪电观测,也可对其他快速运动的甚高频辐射源进行追踪定位.     

山东地区不同区域闪电与湿度的相关分析

利用山东地区2006年6月至2007年toY]的闪电资料和的湿度资料,分析了该地区闪电和湿度的季节变化特征以及二者的相关关系.结果表明:正、负闪电频次有一致的双峰谷季节变化特征,主峰值在夏季8月份,分别占全年闪电频次的35.58%和59.93%,次峰值在春末5月份,谷值在冬季,但负闪电在春末5月份的次峰值并不明显;湿度季节变化特征呈单峰值特征,峰值除鲁西北在夏季7月份,其他三地区均在夏季8月份,谷值都在春季4月份,但在秋冬季的下降变化中出现了波动现象;闪电频次、闪电平均强度与湿度的季节变化有较好的一致性,存在正响应,但都出现了春季异常.     

云闪定位算法研究及其精度分析

为了减少云闪对各种空间飞行器和电子设备造成的损失,同时研究雷暴活动物理机制以及云闪时空分布规律,开展云闪定位算法研究具有重要意义。概述了闪电定位原理及其基本方法,结合测向测时差联合定位法,研究了VHF频段云闪四站定位算法原理,并且分析了对定位精度造成影响的主要因素。在解决测角精度问题方面重点介绍了基于均匀圆阵的二维ESPRIT算法。最后利用Matlab仿真了不同云闪高度和测角精度情况下的定位误差分布图,为提高云闪定位精度提供了坚实的理论依据。     

基于浙江省三维闪电监测系统的多回击闪电参数的特征分析

为深入了解浙江地区地闪和云闪的雷电活动,基于2019—2020年浙江省三维闪电定位探测资料,分析研究了该地区多回击地闪和云闪相关参数特征。结果表明:两年内浙江省共发生地闪回击数和云闪回击数98万和38万余次,多回击地闪和云闪分别占28.1%和8.01%,其中负闪占总闪比重大于正闪;地闪和云闪频数存在明显的月变化和地域分布,夏季和浙南地区更易发生多回击过程;云闪平均回击次数为1.10次,低于地闪的1.59次。地闪和云闪回击平均强度随回击数的增加而下降,其中正闪下降趋势更为剧烈;超一半的多回击地闪和云闪至少有一次继后回击电流强度大于首次回击电流强度,地闪和云闪继后回击与首次回击强度的比值呈对数正态分布,集中在0～2,其中云闪分布更为集中。地闪和云闪回击间隔时间算术平均值相当,约115 ms,几何平均值地闪明显大于云闪;回击间隔时间呈对数正态分布,其云闪分布更为集中,且集中区域对应的回击间隔时间更小。不同回击次数的云闪和地闪平均间隔时间随回击数增加而减少。地闪和云闪间隔距离分布相似,地闪平均间隔距离明显小于云闪,且分布更为集中。     

基于自适应密度聚类分析的雷电定位算法

定位精度是评价雷电定位网络的重要指标之一,定位算法直接关系到雷电探测结果的精度。经典定位法抗误差干扰能力差、定位精度低,传统迭代算法易于发散且会陷入局部最优。为了实现更有效的定位,在定位计算中引入改进密度聚类算法(adaptive density-based spatial clustering of applications with noise,ADBSCAN)。通过雷击事故实例和区域仿真分析了定位算法的性能。结果表明,ADBSCAN不需要人工干预,对于雷电定位结果的聚类效果更好;基于ADBSCAN的雷电定位算法克服了传统定位算法的缺点,提高了抗误差干扰的能力,能稳定并精确求解出雷击点。     

2013年江苏省ADTD闪电定位系统资料的评估分析

江苏省于2012年7月对ADTD(active divectory topology diagrammer)-1型闪电定位系统进行升级,投入使用ADTD-2型VLF/LF三维全闪电(包括云闪、地闪)定位系统,这两套探测系统的探测效率有待评估。采用江苏省63站人工观测雷暴日资料与ADTD-1、ADTD-2型闪电定位系统资料分别进行对比分析,结果表明:在气象观测站半径r=8 km的范围内,雷暴日资料与ADTD-2闪电定位系统资料的相关性最好;同时,ADTD-2型VLF/LF三维全闪电新系统由于具备探测云闪的功能,其资料的可信度优于ADTD-1。对比8 km范围内2种不同类型观测站(全天候观测站、非全天候观测站)资料,全天候观测站资料相较于非全天候观测站出现较少偏差,使用全天候观测站资料评估ADTD-2闪电定位系统的探测效率,得出23站的平均探测效率为61.4%,雷暴日做为评估资料有一定的局限性。     

海南地区山体地形对地闪回击定位精度的影响

为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修正闪电定位误差的方法即不同步长的地形包络和时间补偿法。模拟结果表明:山地地形会明显改变切向磁场的波形峰值大小和上升沿时间,与平坦地表情况相比,切向磁场波形峰值变化最大的减小了38%,上升沿时间增加范围在1～3μs,峰值到达时间也滞后于平地情况,而经过滤波处理,磁场峰值减小,波形变陡,上升沿时间变短;对于逐峰法,雷击点在真实地形路径下定位误差相比平地明显增大很多;而对于互相关算法,真实地形路径下定位误差比平地情况下大,但相差不大,相比逐峰法定位误差明显大很多;总体来说,使用5 km包络修订效果较好,定位误差都在百米量级内,相比较其他算法闪电定位精度有很大提高。     

重庆市北碚区雷电气候特征及防护效率分析

通过对北碚区闪电定位系统监测的地闪资料(1999-2008年)数理统计和回归分析,重点分析其时空分布特征及其防护效率.结果表明:北碚区年均闪电次数5 735次,其中负闪占93%,正闪占7%;闪电主要集中在6-8月,占总闪的73%,其中7月最多,占闪电总数的38%;雷电日数的月变化呈单峰变化;闪电次数的日变化呈多峰变化,两个峰值出现在22:00-00:00和4:00-6:00,次峰值出现在15:00-16:00;正、负闪均表现出明显的堆积效应,且正闪的聚集中心幅值小于负闪.北碚区建筑物直击雷防护按照1,2,3类防雷类别设计时,可能会出现0.02%,0.03%,1.41%的绕击率和0.14%,0.83%,3.51%的反击率发生.基于此得到北碚区雷电流幅值概率分布模式,为雷电防护设计施工提供科学参考.     

物流中心选址的影响因素分析及案例

运用现代物流及城市规划原理 ,对物流中心选址的原则及影响因素进行系统的分析研究 ,并在此基础上提出了物流中心选址的方法及注意事项 .最后用“华北某国际物流中心选址”案例对选址方法进行验证     

内蒙古巴彦淖尔市冰雹天气云地闪电特征分析

利用闪电定位数据和雷达数据,对内蒙古自治区巴彦淖尔市地区2009~2015年37次冰雹过程的地闪特征进行分析。地闪数据的统计分析结果表明,正地闪占总地闪比例大于25%。正地闪强度较大,负地闪强度较小,地闪发生频数在降雹前一般低于3 fl/5 min,降雹后负地闪频数有明显增大。雷达和地闪定位数据的个例对比分析表明,降雹前强回波区附近以正地闪为主,地闪频数低,地闪的空间分布与对流云系的发展阶段有一定关系。地闪的空间分布可能指示云系移动方向,强回波区正地闪的时空分布可能对冰雹天气的预判有一定帮助。     

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.