大气电场仪
随着社会经济的快速发展和各类电子设备的广泛使用,气象灾害所带来的损失愈发严重。目前,还没有防雷装置和其他方法能阻止雷击放电,布设电场仪实现对特定区域的雷电预警服务,较好地进行雷电探测预警,最大限度地减少财产损失。
大气电场仪是当今先进的雷电遥感探测设备,不仅能实现大气电场变化的实时观测,还可以有效探测雷电的发生、发展过程。因此,深入研究电场仪在雷电预警中的作用有着重要的经济和社会意义。
随着社会经济的快速发展和各类电子设备的广泛使用,气象灾害所带来的损失愈发严重。目前,还没有防雷装置和其他方法能阻止雷击放电,布设电场仪实现对特定区域的雷电预警服务,较好地进行雷电探测预警,最大限度地减少财产损失。
大气电场仪是当今先进的雷电遥感探测设备,不仅能实现大气电场变化的实时观测,还可以有效探测雷电的发生、发展过程。因此,深入研究电场仪在雷电预警中的作用有着重要的经济和社会意义。
雷电是云内电荷积累到一定程度时产生的放电现象。研究资料表明,雷电的发生具有规律性,当雷雨云团临近时地表附近电场会发生一定的陡变。大气电场仪预警原理通过感应周围电荷变化来检测电场强度值,并通过测量交变输出信号来测量外电场,根据预先设置的雷电强度门限值来实现预警功能。传感器感应电场信号,通过专用电缆将电场信号送入测量控制器,再将模拟信号转换成数字信号( 电场强度值) ,并通过数据接口在终端显示器上显示。
一般以大气电场仪站点为参考点,取 5 km、10 km、20 km、30 km、50 km 为半径的同心圆作为5 级报警范围,越靠近大气电场仪,雷电预警等级越高。常见的电场门限值有 2 kV /m、5 kV /m、8 kV /m、12 kV /m、15 kV /m 等 5 个报警等级,根据不同环境运行结果,可以调整预报等级,最多可以实现 10 级报警,正常情况下 5 级报警可提前 30 min 提供预警信息。由于雷电的发生需要一定条件,云中电荷的变化通过大气电场值进行反应,当电场强度达到或超过预设临界值时可为雷电短时预警提供一个重要指标。试验研究表明,雷电预警系统可以依据用户需求调整门限值,达到较高的精确性。通常状况下,大气电场仪安装在开阔平地上 10 km 范围内,报警等级和报警成功率如表 1 所示
报警等级-4 | 报警等级-5 | 报警等级-6 | 报警等级-7 | |
报警成功率/% | >60 | >70 | >80 | >90 |
报警提前时间/min | 40 | 30 | 20 | 10 |