四川省气象局正在组建三维闪电观测网

2020-10-16 15:14:13 电子信息产业

来源:四川省防雷中心

四川是雷电多发区。来自省气象部门的资料显示,自进入汛期,四川各地几乎每天都有雷电预警信号发出。5月至9月20日,全省共监测到闪电近35万次。

在气象灾害中,雷电灾害属于小概率事件。不过,雷电灾害一旦发生,往往会造成严重后果,不可掉以轻心。四川气象人是如何在变幻莫测的天气中捕捉雷电的?雷电还有哪些不太为我们所知的冷知识?前不久,在记者采访中,四川省气象局防雷中心高级工程师卜俊伟揭开了谜底。

巧用“时差法”观测闪电

云地闪监测网主要是利用“时差法”来观测闪电——根据闪电抵达探测仪的时间,可以判断出该闪电与探测仪之间的距离。当所有探测到同一闪电的观测站都画出一个圆,这些圆的交集就是闪电发生的真正位置。

闪电分为云际闪、云内闪、云空闪和云地闪。目前,研究人员最关注的是对人类生产生活造成主要影响的云地闪。

最初,气象部门只能通过人工观测闪电,基本无法开展雷电预警,只能进行“今天有大雨,可能间或发生闪电”诸如此类的定性式预报。

2005年,我省第一套云地闪监测网建成。这个监测网络由25个观测站组成,其中每个观测站的有效探测范围达100公里左右,整个云地闪监测网基本上覆盖全川100%市县。这套当时在国内外堪称“先进”的观测设备,使四川对闪电的观测和认识发生了质的飞跃。

这个云地闪监测网主要是利用“时差法”来观测闪电——根据闪电抵达探测仪的时间,可以判断出该闪电与探测仪之间的距离。由于每个探测仪与闪电的空间位置有差异,同一个闪电被不同探测仪“看到”的时间也有差异。以探测站点为中心,以探测仪与闪电的空间距离为半径画一个圆,当所有探测到同一闪电的观测站都画出一个圆,这些圆的交集就是闪电发生的真正位置。

“现在,通过云地闪监测网,我们不仅可以对每条闪电信息做精确定位,还能准确记录它发生的强度、日期、时间等要素,从而针对每年的雷电观测数据作出定量分析研究。”卜俊伟说,以这些观测数据为基础,气象部门开展了雷电预报业务,并且不断优化提高预报模型的精度,现行的雷电防护工程标准也是基于这些研究来确定。

随着技术进步,四川省气象局正在组建三维闪电观测网。届时,三维闪电观测网不仅可以监测云地闪,还可以监测到云内闪、云际闪。

四川5-10月雷电量占全年85%以上

长期观测显示,高原地区的闪电以正闪为主,而平原和丘陵地区的闪电以负闪为主。正闪的强度高于负闪,一般可以达到负闪的数倍。

雷和闪电,是一种天气现象的两种表现形式。云放电时出现的电火花是闪电,发出的声音则是雷声。在四川,雷电多发时段主要在汛期。据四川省气象局防雷中心观测,四川5-10月发生的雷电数量占全年观测到的闪电总数的85%以上。

研究人员发现,四川雷电发生有以下重要特点:

第一,一般来说,每天的凌晨零点到3点左右是最容易发生闪电的时间段,早上相对会少一些。

第二,强降水往往伴随着强闪电,二者是相辅相成的正相关关系。也就是说,降水多的地方,闪电发生频次肯定比降水少的地方多。

第三,同一时间段内,川西高原和攀西地区闪电发生的累计次数高于盆地,但是因为地域广阔,高原地区单位面积土地上的雷电发生密度反而相比盆地更低。

第四,闪电发生时,云层会大量释放电荷,观测站就是通过接收云层向地面释放的电荷来进行观测。观测站接收到的电荷,如果以正电荷为主,叫正闪;如果以负电荷为主,就叫负闪。长期观测显示,高原地区的闪电以正闪为主,而平原和丘陵地区的闪电以负闪为主。正闪的强度高于负闪,一般可以达到负闪的数倍。

针对这些特点,四川各地在防雷工作中因地制宜、有的放矢:居住分散的高原地区,最重要的是做好雷电预报工作,并将防雷电基本知识宣传到家到户;高层建筑较多的平原、丘陵地区,则要严格按照技术规范做好相应防雷工程,做到在不可避免接受闪电的情况下,尽可能降低雷电灾害引起的损失。

哪片云发生闪电充满随机性

从电荷在云层中开始积累,到最终放电,通常只有几分钟时间,而观测一片云全部放电过程,时间最多也就一两个小时。研究人员无法提前锁定即将发生闪电的云层。

细心的读者会发现,气象部门发布的雷电预警信号,在表述中总含有“可能发生”字眼。相比之下,暴雨预警时则往往使用“预计”词语,让人感觉更加具有确定性。为何这样区别?

卜俊伟解释,目前,降水预测的理论相对比较完善,观测手段也更丰富有效。研究人员虽然对雷电产生的原理比较清楚,但观测上还存在不少障碍,其中最大的障碍是对云层的观测手段比较欠缺。

研究人员观测云中电荷的仪器叫大气电场仪。从电荷在云层中开始积累,到最终放电,通常只有几分钟时间,而观测一片云全部放电过程,时间最多也就一两个小时。更大问题是,“天上到底哪片云会发生闪电”充满随机性。研究人员无法提前锁定即将发生闪电的云层,加上受观测仪器所限,电荷在云层中快速积累的过程也无法观测,客观上制约了我们雷电预警预报能力。

“总的说来,我们在雷电预报预警能力上还有比较大的提升空间,对雷电的原理性研究还需要进一步完善,相应的观测手段还需要改进,观测精确度有待进一步提高。”卜俊伟坦言。

提醒

避雷针保护范围有限

45米以上高楼须防侧击雷

以前我们知道一个安全常识:打雷时要切断家中电子设备的电源,如拔掉插头。现在,楼房一般都安装有避雷针,还有必要拔插头吗?

“还是有必要的。防雷工程并不等于提供绝对保护。”卜俊伟解释,安装有完善防雷设施的新建筑,在雷雨天气不是很厉害时可以不拔电源;对于电线裸露在建筑物外部的老旧建筑,遇到雷雨天气时,室内电源一定要拔掉,否则,闪电带来的高压电流可能会顺着裸露的电线入侵室内电器。“因此,发生雷电时,最安全的做法,还是要把所有带电设备全部关闭,并切断电源。”

对于高层建筑来说,怎么判断防雷工程做得好不好?

“人们常说的‘避雷针’等类防雷设备,有个专业术语叫作‘接闪器’。”卜俊伟介绍,任何建筑都有可能接闪,而且建筑物越高越容易接闪。通常,一个“避雷针”的保护范围约是以针为中心半径为45米的圆球内。因此,对于高度超过45米的建筑物,仅凭一根避雷针,既不能防止对建筑物侧面的雷击,也不能保护到较低的楼层。

对于高度超过45米的高层建筑物,雷电天气时是否安全,要看它是否有侧击保护:在建筑物侧面按一定间距安装一圈接闪器,通过接闪器做好对地连接,把雷击电流导入地下。“对于能量极大、危险性也最大的直击雷来说,这是一种积极的防护措施。”卜俊伟说。

微信公众号【 中国防雷 】,点击左下角的按钮,输入文字【 中国防雷技术选编 】,获取下载方式。

自然界中的雷电不可能消失

人类对技术进步的向往和冲动也不可能终止

技术进步带来的潜在威胁

只能靠技术的继续进步来解决

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐

热门新闻