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雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用林情

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：林情邓一晓

[导读] 摘要：雷电灾害是非常常见的一种自然灾害，给人们的正常生产和生活造成了较大的影响，所以研究和构建雷电灾害防御和监测预警体系就显得尤为重要。

        防城港市气象局广西防城港 538001
        摘要：雷电灾害是非常常见的一种自然灾害，给人们的正常生产和生活造成了较大的影响，所以研究和构建雷电灾害防御和监测预警体系就显得尤为重要。泪点定位系统能够依据雷电发生的规律，对雷电灾害发生情况进行定位，帮助人们更好的对雷电灾害进行防范，降低经济和财产损失。基于此，本文就雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的运用展开了分析和探讨。
        关键词：雷电灾害；雷电定位系统；监测预警
        引言
        现代社会经济在不断发展进步，而因雷电引发的灾害却从来没有停止过。之前有关部门对雷电造成的气象灾害，缺乏较为准确的雷电定位数据分析，使得人们经常处于被动状况遭遇雷电灾害的侵袭。GPS技术与雷电信息数据相结合，能够提升对雷电灾害的监测预警能力，使人们更好的对雷电灾害进行防范。
        1雷电灾害概述
        1.1雷电灾害描述
        雷电灾害属于一种气象灾害，雷电灾害发生后会对人、动物、林木或者电子设备造成雷击，引发雷电波入侵，导致其出现伤亡、火灾或者其它故障。
        1.2雷电灾害时间、空间分布特征
        雷电灾害具有瞬时性的特征，绝大多数的雷电灾害的放电是瞬间的。同时雷电灾害的发生具有分散性和广泛性以及频繁性的特征，每次雷暴活动都有可能造成雷电灾害。另外，雷电灾害还具有明显的季节性和地域性特征，如我国雷电灾害主要集中于每年的4-9月，其中6-8月属于高发期。
        1.3雷电灾害的形成原因
        气候、地形是雷电灾害的形成的重要原因。我国地处温带与亚热带地区，且丘陵地带较多，暖湿气流和海陆空间相互影响，容易形成雷暴云，从而产生雷击灾害。
        2雷电定位系统
        2.1雷电定位系统及其构成
        截止目前，国际上较为常用的雷电定位系统主要有两类，其一是磁方向探测系统，其二是时差法系统，二者相比后者精度远高于前者。新时期GPS技术的引入，使得时差法系统性能升级，成为当前雷电定位的主要应用系统，现在又发展延伸了综合利用定向定位与时差定位的复合型定位方法。而在雷电定位系统中，研究雷电活动手段最为先进实用的，当属闪电定位仪。它的工作原理是将闪电所持有的特征，来对闪电回击放电的参数实施预测。能够有效的减少雷击所带来的故障损失，以及提升了在雷击故障点上的寻找时间，保证了系统的安全运作。在这个预测的仪器中，其定位的方法大致分为定向法、时差法与干涉法。
        现代雷电定位系统多采取多站法的方式，这类方式定位精度相对较高，有利于探测出更多的参量，弥补了单个雷电系统定位站定位误差大，且无法确定雷电强度的缺陷。多站式的雷电定位监测系统构成较为复杂，主要依靠通信网络以及中心处理数据两大类技术做支撑。对于雷电信号的接收，又细分为甚高频和低频，前者能够利用甚高频电厂来精准定位闪电的位置。闪电定位系统由一个主站、三个以上的副站，还有通信线路与位置分析几部分构成。主站与副站一般通过公用电话网络，或是拨号及局域网等方式联系，进行及时的雷电数据传送。副站作用是测定闪电的时间与方向，将收集的信号经过通信线路传输到位置分析器内。系统再根据收到的方向与时间，通过时差定位及位置交汇方法确定闪电的具体位置。
        2.2雷电定位方式
        （1）干涉法
        所谓干涉法指的就是基于入射电磁波测算其到达位置间存在的距离的一种定位方法。干涉法对于雷电灾害的定位精准程度比较高。
        （2）时差法
        时差法的原理就是使用闪电辐射基于其实际出发到最终到达的实际距离中，基于接收天线产生的时间差来对闪电辐射位置实施明确。

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        （3）定向法
        定向法对雷电灾害定位中采用的是基于宽波段接收闪电辐射当中的VLF 信号。这种定位方法受到信号偏振误差以及电离层反射的影响比较小。
        3在雷电灾害防御和监测预警中雷电定位系统的实际运用
        3.1应用于雷电预警预报工作
        目前，雷电定位系统已经广泛应用于现代雷电的预警预报研究中，用于大范围的天气监测，以及对流、台风等极端天气的预测工作，开展全国性、地区性的气象预报。借助这一系统，技术人员可以对雷电的位置实现准确测量，同时依靠闪电辐射出的VHF电磁场来准确测定闪电过程轨迹，可以及时发现空中的雷电以及其发展情况，而且还可以实施实时的监测。此外，还可以自系统反馈数据中观察到雷电的移动方向和演变过程，便于防雷部门进行提前防护准备工作，减少甚至免除雷电造成的灾害损失。如依据雷电的发展趋势，防雷部门严格对当地的易燃易爆物品进行管控，要求停止作业及做好转移工作。借助雷电定位系统，还能高效遥测到雷电的范围，收集雷电放点过程中的有价值参数，结合自动气象站、天气雷达、卫星云图、探空雷达，以及地面加密观测资料等，能够实现全方位的测雷活动，掌握雷电的发生路径、方向及变化趋势，细致到对流、台风天气的存在、范围、强度、移动、消散、结构等方面的数据信息。因此，我国有关部门，必须进一步建设与完善雷电定位系统，做到更有效地检测雷电，对雷电灾害极大提升防御能力，避免人员伤亡及森林火灾、物体摧毁等问题的发生。
        3.2应用于防雷工程选址领域
        由于雷电定位系统可以准确统计监测区域内的雷电发生密度、强度与波形等相关指征参数，而将这些参数可以有效的应用于建设防雷工程或是设计与检测其他工程的过程中，指导规划设计工作的开展。如结合这些数据参数，分析雷电统计规律，在为一些防雷工程进行选址的阶段，则可以有选择性的将建设地点选在雷电发生频度较小、强度较低的地区。通过雷电定位系统的应用，给重要设施、居住区域及其它建筑工程的安全和质量，提供可靠的前提保障。还可以借助雷电定位系统研究雷电活动规律，分析落雷区的密集程度，提供及时的报警服务，为雷灾分析、勘察提供真实依据，服务于防雷安全管理工作需要。
        3.3应用于雷电灾害鉴定评估
        对雷电定位系统监测出的各类雷电数据资料，有关部门不可以进行深入研究，构建相应的指标体系，针对不同行业的雷电防护等级，为其防雷工程设计工作提供客观科学的评价指标。同时，随时由雷电定位系统形成的各类雷电资料，结合其他相关探测资料，还可以为雷电灾害事故调查鉴定工作提供可靠的实施程序与方法。同时，也可以为研究雷电演变关系和破解雷电灾害提供较好的参考，如根据雷电定位监测系统监测到的雷电发生时间、位置，与灾害发生的时间、位置进行比对，如果出现吻合的情况，则可以直接判断这一灾害现象由雷击造成。若是雷击定位位置超出灾害现场1公里距离，那么可以依据雷击产生的电磁感应、热效应与机械效应等一系列内容来判断其是否为造成灾害产生的原因。
        3.4应用于人工影响天气领域
        在对某一区域进行人工增雨活动时，可以利用雷电定位系统实施监测预警功能，结合其他探测手段，使得飞机作业时及时躲避闪电雷击的地区，充分保障飞机行驶的安全性能，以及人工影响天气作业的征程有序开展。此外，还可以应用雷电定位监测资料来科学区分冰雹与雷雨天气的不同，鉴于高炮防雹作业实施后，闪电的频数会极大降低，由此可以应用雷电定位系统，来检验高炮防雹的实际效果。
        4结束语
        总而言之，雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用十分关键，有关部门必须充分利用雷电定位系统的强大功能，并且不断研发雷电定位系统的技术，持续建设与完善雷电定位系统配套设施，以便更好地服务于人民生产生活，助力社会经济稳定增长。
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