大气电场仪在雷电监测预警中的应用

电荷 中心 的电 荷量 和位 置 。 出警 报 。但 由于 雷暴 云 内 的 的影响 。若 周 围有尖 端物 体 ， 发 由于尖 端 电晕 放 电会 形 成 厚 电荷结 构 十分 复杂 ，雷 暴 云 中并 不 是 只有一 个 雷暴 单体 。 达 几米 的 空间 电荷屏 蔽 层 ． 使地 面电场 不能 真 实反 映雷 暴
根据 以上 分 析 。 目前 利 用 地 面 电 场 资 料 监 测 预 警 有 两 次 出现 预警 条件 。 解 除报警 。 则
种方法 ： （ ） 电场 仪 组 网 ， １将 按公 式 （ ） （ ） 可推 算 出云 中 ２或 ３即
地面 电场 仪是 安 装在 地面 上 的 。 因此 容 易受 周 围 物体
探 测及 空 间 电场探 测 。现 阶段 主要是 对地 面 大气 电场进 行 探 测 ， 而监 测 被 探 测 地 区上 空 雷 雨 云 的整 个 过 程 （ 电 从 起
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１
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过程、 电荷 积 累程 度和 消散 过程 ） 气 电场仪 可连 续监 测 。大
因 此 对 具 有 垂 直 偶 极 性 电 荷 结 构 的 雷 暴 。地 面 电 场 和 雷暴 在 地 面 产生 的静 电场 以及 云 闪和 地 闪 的发 生情 况 。 所 云 闪产 生 的 电场 变 化 随着 雷 暴 的 移动 其 极 性 的变 化 应 是
要 了解 的 。
熟， 并发 生 闪电， 是 由于 雷暴较 远， 但 这时 所测 的电场 值会 比较小 ， 电场仪 不会 报 警 ，只有 当雷 暴靠 近使 得 电场 值 超
４ 多站 电场 仪资 料在 雷 电监测预 警 中的应 用
大气 电场 仪 主要 用 于探 测 大 气 中带 电物 质 所 引 发 的 过 预警 值时 才报警 ， 使得 报警 滞后 。 这 因为 上述缺 点 ， 设 在 可 地 面 电场 变化 ， 局部 地 区潜在 雷 暴 活动及 静 电事 故发 出 定 电场 预警 值 的 同时 ． 以在 电场 仪 的终 端软 件 中对 相 邻 对 警 报 。为 了增 强 大气 电场 仪 的 功 能和 扩 大 电场 的监 测 范 ２个 电场 采样 值进 行 比较 。当 ２个 采样 值 的差值 大 于某 一
（ 转第 ４ 下 ６页 ）
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６１ 传 播企 业 品牌 延 续 性 和 整 体 性 ．
第２ ９卷
字 、 物 、 作 、 面 、 乐声音 、 品等艺术 的综合 ， 人 动 画 音 产 给
企 业 品牌 传 播 是 一 项 长 期 性 的 工 作 。 要 长 时 间 的 予 人 们 美 的 享 受 。 短 短 几 十 秒 时 间 内给 人 以强 烈 的 印 需 在 坚 持 和积 累 。例 如 辽 宁 三 沟 酒 业 集 团 ， 用 气 象 广 告 栏 象 ， 如 中 国移 动 通 信 动 感 地 带 的 “ 的 地 盘 听 我 的 ” 利 例 我 。 目长 达 ２ ， 仅 树 立 了企 业 形 象 ， 且 成 为 了 辽 宁 酒 三 飞 亚达 的 “ 旦 拥 有 ， 无 选 择 ” 三 沟 酒 业 的 “ 杯 三 ０ａ 不 而 一 别 ， 一
暴 云 的 电荷 分 布认 为是 云 上部 为正 电荷 区 ， 下部 为 负 电 云 荷 区 ， 有 观测 表 明在 负 电荷 区下 面 还有 一个 小 的正 电荷 也 区 ， 中闪 电可 以认为 是在 主要 正 负 电荷 区之 间进行 的 。 云 Ｄ 又称为 电场的反转距 离 ， ０ 它仅与荷 电 中心 高度有关 。
３ 单 站 电 场 仪 资 料 在 雷 电 监 测 预 蕾 中 的 应 用
（ ４）
对 于 垂 直偶 极性 电荷 结 构 的雷 暴 ，地 面垂 直 电场 Ｅ ，
表示 为 ：
雷暴 活动往 往 引起地 面 电场 的显著 变化 。由于大 气 电 场仪 可 以测 量 大气 平 均 电场 的 大小 及 极性 的连续 变 化． 因
第２ ９卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ６月
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ＨＥ Ｌ ＩＯＮＧ Ｉ ＮＧ ＭＥ Ｅ ＪＡ Ｔ ＯＲＯＬ Ｙ ＯＧ
Ｖ０ ．９ Ｎｏ２ １ ２ ．
Ｊｎ ． ０ ２ ｕ ｅ ２ １
文 章 编 号 ：０ ２ ２ ２ （０ ２０ － ０ ７ ０ １０ — ５ Ｘ ２ １）２０ ３ — ２
围， 提高 雷 电的预警 能力 ， 以进 行 电场仪 联 网。 可 电场仪 联 数值（ 其 为跳变 值） ， 为电 场发 生跳 变 ， 称 时 认 附近 有 闪电发 网 即在监 测 区域 内使 用 多 台电场 仪组 成 网络， 各 电场 仪 生 ， 将 电场仪 开始 报警 。电场仪 报 警 的解 除则 可 以采 用延 时
当发生报 警后 ， 警持 续一 定时 间 。 据雷 暴 的生命 报 根 的数据 通过 有线 或无 线通 信 网络 传送 到 中央处 理 机上 ， 再 方式 。 通 过预 先设 计好 的算法 对各 电场 仪数 据 进行 处理 ， 出类 期 和 闪电发 生 的间 隙时 间 ， 给 持续 时 间可 取 ５ｍｉ 右ｆ 能 ｎ左 不
以既可 以用 于局 地 的雷暴 监测 与 预警，也可 用于 易起 静 电 同时发 生 的 。
或 易受 静 电危 害 的场所 ， 测 静 电强 度， 免可 能发 生 的危 监 避 险 。因 此 大 气 电场 仪 在 雷 电 探测 中是 一 种 必 不 可 少 的设 备。 ２ 大气 电场仪 在雷 电 监测预 警 中的 应用 地 面 电场 仪无 论 在 晴 天 还 是 雷暴 天气 条 件 下 都 可 以 测 量 地面 大气 平 均 电场 的大 小 和极 性 的变 化 ． 根据 电场 资 和分 布 。
为 了简 化公式 ， 假设 ＝ Ｑ， 则
去 ［ 一 ］ 尚 （ ３ ）
需 要求 解 的还有 ４个 变量 ： Ｄ、 、 ， Ｑ、 当有 ４个 以上
雷暴 的位 置 。离 云荷 电 中心 电场 为零 的距 离 Ｄ 为 ０
料 可 以反 演得 到 可靠 的 雷雨 云 中强 电荷 中 心 的强度 、 性 的 电场 仪 时 ， 极 即可 推 算 出雷 暴 的 电荷 量 、 电荷 的 高度 以及 云 中 电荷分 布 的水 平 尺度 远远 大 于其 垂 直 尺度 。 简 为 单 起 见 ， 中电荷 当作 垂 直分 布 ， 云 以点 电荷 为 例 。 般 把雷 一
去 ［
一 晶
］ （ １ ）
其 中 ， 为 电偶 极 轴 与 测 站 之 间 的水 平距 离 ；Ｑ 、 Ｄ ｐ
为 中部负 电荷 区 的 电荷量 和距 离地 面 的高度 。
分 别 为雷 暴上 部正 电荷 区的 电荷 量 和距 离地 面 的高 度； 、 是 一项 重要 的指标 。
此 能 够监 测 静 电电场 的慢 变 化， 甚至是 比较弱 的慢 变 化， 对 近距 离雷 暴 过顶 时 的大气 电场很 敏感 ， 因此 电场 仪 资料 在 雷 电监 测预 警 中有很 重要 的作用 。 面 电场 曲线 的抖动 变 地 化 可 以作 为判 断 雷 电是 否 发生 的标 准 ， 雷 电监 测预 警 中 在 、 从图 ｌ 可看 出 ： （ ） 面 电场 曲线 刚开 始 比较 平缓 ， 约在 １ １地 大 ７时慢 慢
， 又 似 监 测 区 域 内地 面 电 场等 值 线 、云 团 电 荷 中心 位 置 的 产 低 于 闪 电 发 生 的 间 隙 时 间 ）如 在 报 警 持 续 时 间 内 ， 出 现
品。
预 警条 件 ， 重新 计 时 。如果超 过设 定 的持续 时 间 ， 没有 再 仍
５ 环 境 对 电 场 资 料 影 响 分 析
（ ）９ ２ ３ １— ０时 ， 几个 向下 的快 变 尖 峰 ， 明这 几 次 电 有 说
中聚 集 了很 多负 电荷 。 当负 电荷增 加 到一定 程 度 ， 云层 就 场 强度 的变 化是几 个 正闪 。 （ ） ０时 往 后 地 面 电 场 曲 线 又 变 得 比 较 平 缓 ， 明 雷 ４２ 说 会 与地 面形 成一 定 的 电势 差 ，当电势 差达 到 一定 强度 后 ， 便会 发 生 闪 电先 导 ， １ 在 ８时有 一 个 向上 的快 变尖 峰 ， 时 暴云 消失 或不 在 电场 仪监 测范 围 内。 此
大气电场仪在雷电监测预警中的应用
鲁 斌 。 刘 慧
（ ． 西 市 气 象局 ， １鸡 黑龙 江 鸡 西 １８ ０ ；． 岗 市 气 象局 ， 龙 江 鹤 岗 １４０ ） ５ １０ ２鹤 黑 ５ １０
１ 引 言
电场探 测 一 般 采 用 导 体在 电场 中产 生 感 应 电 荷 的原 理 。从 探 测 的对 象 上可 分 为地 面大 气 电场 探测 、 中 电场 空
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图 １ 一 次 雷 电过 程 中 的 电场 曲线
当地 面电场 达 到 阈值 时发 出雷 电 预警 。常 总 的来 说带 电云 的活动 是非 常 复杂 的 ， 不 同 的天气 雷 电预 警 阈值 ． 在
Ｖ ｍ 环 境下 其 产 生 、 聚集 和消 散 变化 都是 不 同 的。从 上 图虽 然 用 的 电场预 警值 为 ３ｋ ／ 。大多数 电场 仪 的预 警值 可 调 考 。在 雷暴 没有 发 展成 可 以 确 定 云 内 电荷 极 性 及 发 生 闪 电 的 可 能 ， 这 种 监 测 无 节 （ 虑 到雷暴 与 观测站 之 间的距 离 ） 但
发生 在 上 部 正 电荷 区与 中部 负 电 荷 区 之 间 的 云 闪产
收 稿 日期 ： ０ ２ ２ １ ２ １— —
第 一作 者 简 介 ： 斌 （９ ３ ）男 ， 龙 江 省 鸡 西 市 人 。 都 信 息 工 程 学 院 。 科 生 ， 理 工程 师 鲁 １８ － ， 黑 成 本 助
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第２ ９卷
应 第 云 发 生上下 抖 动变化 ，说 明在 电场仪监 测 范 围内有 云 团经过 电场 发生 了逆 转 ， 该 是 回击 过程 。 一 次放 电结束 后 ，
并 足 以产生 雷 电。 层 又会立 即 聚集 电荷 ， 始 下一 次放 电过 程 。 开
（ ） ７时以后 地 面 电场 曲线 不 断 向负 向 靠拢 ， 明 云 ２１ 说
很 难利 用 以上 公 式来 确定 雷暴 的 位置 、电荷 中心 和 电量 。 本 身所 产 生 的电场 。 因此应 该找 相对 一致 的安 装 环境 ， 减
因此 常 将 电场 仪 资 料 与 闪 电定 位 系统 和 天气 雷 达 等 资 料 小 环 境对 大气 电 场仪 的影 响 。若 无 法 找 到相 对 一 致 的 环 结合 在一 起研 究 ， 使得 雷 电预报 的准 确率大 大提 高 。 境 ， 需 要 进行 大 气 电场 受 环境 影 响 的研 究 。 出各 种 环 就 找 （ ） 析 雷 暴过 程 中地 面 电场 的变 化 规 律 ， 置 多 级 境对 大气 电场 的影 响 关 系 ， ２分 设 根据 不 同的 环境 给 出不 同 的修
法 确 定 雷 电 的 移 动 趋 势 和 发 生 位 置 ，也 无 法 判 断 下 一 步 电 熟且 逐 渐移 近 电场 仪 时 ，大气 电场仪 测量 值 会 迅 速 增 大，
场强 度会 继续 增加 直到 雷 电发生，还 是会 逐渐 接 近零 点直 当测量 值 超 过设定 的预警 值时 ， 电场 仪报 警 。此方 法 的缺 到趋 于平 稳， 时雷 电预警 的准 确率较 低 ， 这些恰 恰 是需 点是 在大 多情 况下 ， 短 而 雷暴 在未 到达 探测 范 围时 已 经发 展成