大气电场仪联网数据一致性及预警方式的改进

为了实现大气电场仪的联网,分析了联网中存在的问题,主要包括单站预警方式、数据一致性以及联网算法上存在的问题.对于单站预警方式提出了改进的办法,可在单一应用预警值的基础上,增加电场跳变检测.分析了各站点数据一致性对预警网络的影响,结果显示,地面物会引起大气电场畸变,安装环境对电场仪数值影响很大.提出了解决数据一致性的途径.指出了利用电场计算电荷中心位置等雷暴参数存在的问题,给出了简化的解决方式.     

基于EEMD分解的电场时序差分在雷电预警中的可行性分析

为了解决大气电场数据预报雷暴虚警率高的问题,将集成经验模态分解(EEMD)方法和二阶差分法结合应用于大气电场资料的分析,提出了一种雷电预警分析方法。该方法先用EEMD分解出晴天天气和雷暴天气大气电场的不同时间尺度变化分量,然后对包含雷电信号的高频模态分量IMF1(本征模态函数)进行二阶差分分析。晴天无雷暴发生时,地面大气电场的差分值集中在-0.5~0.5 k V/m3之间;雷暴过程中,差分大气电场出现剧烈变化,雷暴发生前,IMF1二阶差分量的增幅会明显变大,所对应的电场频率在0.016 5~0.045 5 Hz之间跳跃。经过仿真试验,结合雷达回波资料进行验证,得到雷电探测概率(probability of detection,POD)为85.1%,预警平均时间为30.2 min。     

大气电场资料与雷达回波融合的一种方法

为了增强对雷电的探测和预警能力,讨论了大气电场与雷电、雷达回波与雷电之间的内在联系,介绍了雷电探测的原理和方法.大气电场资料如何预警雷电的发生,通过串口通信将大气电场仪的大气电场数据读入天气雷达数据处理终端,采用了图像融合技术与网格技术,将大气电场资料与雷达回波进行了融合,实现了大气电场和雷达回波两种资料的融合.在雷达回波图上直观地显示大气电场信息,并对比分析了两种融合方式之间的差异.两种资料的融合可以提高对雷电进行监测和预警的能力.     

云南中部一次雷暴过程的多普勒雷达和电场特征分析

利用闪电定位系统、大气电场仪和多普勒雷达等多种探测资料,对2009年7月20日导致云南省中部地区发生5起雷电灾害事故的1次雷暴过程进行了分析.结果表明:在雷暴天气过程中,无论是大气电场仪范围内还是雷达回波内的地闪都是以负地闪占绝对主导地位;雷暴期间电场值在-12.540～13.907 kV/m之间剧烈变化,且不断向正向或负向突变;负地闪主要发生在强回波区,对应着径向速度场上的逆风区,成熟阶段增加的正地闪分散地出现在弱回波区中;整个雷暴过程中-10℃层回波强度维持在40 dBz以上,-20℃层回波强度在35 dBz以上,-10℃层和-20℃层雷达回波强度的每一次跳跃变化都对应着地闪频数的跳跃发展,且总在地闪频数变化之前11～30 min;回波顶高均大于9 km,地闪最密集时段,回波顶高保持在14 km左右.     

泰山和西双版纳两地雷暴电场特征分析

为了找出雷暴活动过程中地面大气电场的特征,利用泰山和西双版纳两地积累的大气电场资料,讨论了雷暴过程中大气电场正负跳变的形成原因.通过对大气电场资料的统计分析,给出了雷暴活动期间大气电场的均值分布情况及大气电场的波动范围.并对比分析了泰山和西双版纳两地雷暴活动过程中大气电场变化的共同点及不同之处.分析了两地的雷暴时段分布特征,给出了雷暴在一天当中活动的时段分布情况,并讨论了形成这种分布的原因.对两地雷暴电场特征的分析揭示了两地雷暴过程的时段分布、强度变化及闪电发生时间间隔等规律,可为雷电预警预报工作提供指导.     

电场资料在贵阳机场雷暴天气中的应用

利用DNDY型大气电场仪对贵阳机场2011年1月—2012年6月的雷暴过程进行探测研究,分析雷暴过程中雷暴云的电荷结构和电场曲线的特征,并详细分析贵阳机场2012年5月12日雷暴天气过程的电场变化.结果表明:大气电场资料可在一定范围内对雷暴进行短时预报和预警.贵阳机场雷暴过程产生的地面电场曲线有突升型、突降型和波动型,当地面电场曲线出现高频快变抖动且电场强度达5～10 kV/m时可作为贵阳机场可能出现雷暴的预报指标.地面电场曲线快变尖峰的出现表示发生云地闪,也表明雷电已发生.     

LHAASO实验中宇宙线次级粒子特性的模拟研究

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)位于四川稻城海子山,海拔约4400 m,该实验采用多种手段,对进入大气层的宇宙线粒子进行精确的复合测量.高海拔区域,雷暴天气频繁,广延大气簇射中宇宙线次级粒子的数目、方向和能量都会受到雷暴电场的影响.本文利用Monte Carlo方法,模拟了宇宙线原初粒子进入大气层后的广延大气簇射过程,研究了次级粒子中光子、电子、μ子的纵向分布、横向分布和能量分布.结果表明,在LHAASO探测面,电子的数目比μ子多2～3倍、μ子横向分布范围比电子宽广、μ子的能量比电子大.若在雷暴期间,大气电场对电子(质量小、数目多)的影响将会更加明显.本工作对研究雷暴电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机制具有重要意义,同时为理解地面实验的观测现象提供有用信息.     

雷暴天气下建筑物对大气电场测量的影响

针对雷雨天气下大气电场仪测量值受周边地物影响的问题,根据一次过顶雷暴的探空资料,利用综合工程软件模拟雷暴云的电场值及雷暴云在建筑物上方时地面大气电场的分布情况。分别考虑建筑物的底面形状、高度和材料对大气电场测量的影响,并将影响距离和遮蔽仰角作为影响大气电场测量的判别指标。实验表明:模拟空中电场值的分布与实测值结果基本一致;建筑物形状诸要素中底面积和夹角为2个主要影响因素,影响距离随底面积增加而变大;遮蔽仰角和影响距离均随建筑物高度的增加而增大;建筑物材料的差别对大气电场分布的影响较小;当距离超过一定值时,建筑物对大气电场测量的影响可忽略不计。     

利用地面大气电场和雷达资料进行雷电临近预报方法

 根据雷暴云电场特征,结合雷达等观测资料,本文提出一个利用电场幅值阈值和差分阈值方法,为进行电场测站的首次地闪的雷电临近预报方法。该方法首先判断电场是否达到设定的幅值阈值或者差分阈值。如果电场达设定阈值,认为此时测站周围云中电荷量较大,发生闪电的概率也较大,进而判断该时刻之前的雷达资料是否达到设定的阈值。如果雷达资料达到设定的阈值则发出预警;如果未达要求则继续查看下一体扫的雷达情况,直到发出预警或者电场阈值取消为止。利用此方法对2009年南京周边观测区7个站点数据进行预警检验,得到其探测概率约为80%,平均预警时间约为14min。同时,本文尝试用该预报方法对雷暴云移过测区的整个过程进行区域性雷电临近预报。结果发现区域雷电预警可以直观呈现雷暴云和闪电发生发展情况,对发生闪电潜在区域也能够直观判断,并收到较好的预警效果。区域预警不仅能实现对一个地区的监测预警,而且能对雷暴云的整个过程进行监测预警,具有单站电场所没有的优势。     

高原山区地形对雷暴云地面电场影响规律的数值模拟

为了在高原山区有效利用雷暴临近阶段的地面电场数据实现雷电的精准预警,搭建了典型雷暴云和基本山体模型,并结合高程数据模拟了真实高原山区地形,然后通过有限元方法研究了高原山区地形对雷暴云产生的地面电场分布特点和演变趋势的影响规律。结果表明：基本山体表面的雷暴云电场会发生畸变,畸变程度与山体形态和观测位置有一定关系;真实地形表面的雷暴云电场分布因为地貌的高低不平出现起伏波动,但整体趋势与平坦地面情况下基本一致;雷暴云临近观测点时近地电场的演变过程呈现先大幅上升再小幅下降的规律,但观测点地形特征会影响电场变化幅度。     

温湿层结对雷暴云起电过程及闪电活动的影响

为了探究环境温湿配置对雷暴云微物理、电过程及闪电的影响,本文利用法国三维非静力中尺度数值模式Meso-NH,通过改变该模式初始各层的环境温度和相对湿度,对南京地区雷暴云云微物理过程及闪电活动的发生情况进行了模拟。研究发现:大气低层、中低层环境温度和湿度的改变对雷暴云中对流强度,电场强度及分布,4种水成物粒子(雨、冰晶、雪、霰)的分布及其所带电荷量和总闪电数造成了较大影响;在低层和中低层增湿对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于增温;在中层和中高层,降温对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于降湿。结果表明,对低层、中低层大气环境温湿层结的影响能显著地改变雷暴云的云微物理过程,影响起电和放电,并剧烈地改变闪电活动的强度。     

根据气温变化率进行三角高程测量的折光改正

不同的气温梯度会产生不同的大气折射,根据测程前后两半段的气温梯度与－0.0342之差值,可将光线沿测程方向的折射分为4种类型,它们对三角高程测量的往返高差均值会产生不同的影响.利用测程两端及     

基于总线网络的坑口电网监控系统

为了较好地解决坑口电网中各类发电厂和变电站的信息融合和全方位监控,提高通信的可靠性问题,结合韩城矿务局煤矿电网的实际,提出了一种基于WorldFIP Bus / Internet新技术的坑口电网监控系统,分析了WorldFIP总线的技术优势,设计出了监控系统的硬件结构图,阐述了系统功能、数据通信和软件设计.该系统层次清晰,通信灵活,组态方便,具有可操作性,特别适合于环境较差的煤矿小电网实现自动化.     

考虑环境影响的水下电场通信组网算法

为提升自主式水下航行器集群协作能力,减少群体网络能耗的同时进一步提高网络可靠性,提出一种考虑实际水域电导率影响并采用水下电场通信方式的仿生鱼群自组网算法.该算法基于节点间通信时间计算节点优先级,进而确定节点角色与功能,生成水下集群协作网络模型,实现小规模仿生鱼群的快速组网.以目的坐标为导向的子节点、失散节点自主巡航功能...     

Electric field soundings and the charge structure within an isolated thunderstorm

A strong electric (E) field sounding system was designed to measure the vertical component of the E-fields, temperature, relative humidity and GPS data along the sounding path. In the summer of 2008, in situ measurements of E-field inside the thunderstorms were conducted in Pingliang, Gansu Provience, with the cooperation of an X-band weather radar. One E-field profile inside a thunderstorm was successfully acquired. The sounding data indicated four charge layers along the sounding trajectory, three in-side the thuderstorm and one at its lower boundary. The lower cloud boundary charge layer was negative, acting as a screening layer, and laid between 4.3 to 4.5 km a.s.l. The lower positive charge center (LPCC) existed between 4.5–5.3 km a.s.l. (from 3°C to -2°C); the main negative charge area was present between 5.4–6.6 km a.s.l. (-3°C to -10°C); the upper positive charge layer was between 6.7–7.2 km a.s.l. (-11°C to -14°C). The results support the tripole charge structure inside thunderstorms (above 0°C isotherm altitude), but the LPCC is much larger-than-usual in Chinese inland plateau.