雷電(diàn)科學試驗 搭建防雷安全第一(yī)道防線

時間:2018-06-01閱讀量:1308

中(zhōng)國氣象報記者 崔國輝 雷電(diàn)是最嚴重的自然災害之一(yī),是電(diàn)子時代的一(yī)大(dà)公害。要有效減少雷電(diàn)災害,做到對雷電(diàn)的及時預警和科學防護,首先要對雷電(diàn)進行科學研究。

早在1752年,美國科學家富蘭克林邁出了科學研究雷電(diàn)的第一(yī)步。他利用風筝引雷發現了雷暴雲帶電(diàn),證明雷電(diàn)實質上是一(yī)種放(fàng)電(diàn)現象,和靜電(diàn)放(fàng)電(diàn)具有同一(yī)性。後來,根據這一(yī)理論和對尖端接地導體(tǐ)放(fàng)電(diàn)現象的發現,避雷針被設計出來。避雷針的發明不僅可以防止雷電(diàn)所導緻的嚴重危害,同時也破除了迷信,揭示了自然力的真實性質。這便是雷電(diàn)科學研究之于防雷安全的重要意義。

時至今日,野外(wài)觀測試驗仍然是獲得第一(yī)手雷電(diàn)研究數據的唯一(yī)途徑。據中(zhōng)國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室副主任、雷電(diàn)研究團隊首席專家呂偉濤介紹,每年他都需要花費(fèi)約三分(fēn)之一(yī)的時間在外(wài)開(kāi)展觀測試驗。對雷電(diàn)研究團隊的隊員(yuán)來說,野外(wài)觀測試驗早已成爲他們生(shēng)活和工(gōng)作不可或缺的一(yī)部分(fēn)。通過十多年外(wài)場試驗和潛心研究,雷電(diàn)研究團隊獲取了豐富的高質量外(wài)場試驗資(zī)料,包括100多次人工(gōng)觸發閃電(diàn)和300多次高建築物(wù)自然雷電(diàn)過程的聲、光、電(diàn)、磁多參量同步觀測資(zī)料。通過對這些寶貴資(zī)料的研究分(fēn)析,取得了一(yī)系列創新性研究成果。

鑒于高建築物(wù)更易被雷電(diàn)擊中(zhōng),且對于雷擊先導連接過程可起到“放(fàng)大(dà)鏡”的作用,雷電(diàn)研究團隊建立了廣州高建築物(wù)雷電(diàn)觀測站,率先開(kāi)展我(wǒ)(wǒ)國高建築物(wù)雷電(diàn)物(wù)理過程觀測研究,并在國際上首次發現了雷電(diàn)連接過程中(zhōng)的側擊現象和先導連接行爲的多樣性,揭示了連接過程中(zhōng)先導通道的精細化發展特征及其變化規律,爲雷電(diàn)先導模式發展以及雷電(diàn)防護技術研究提供了有力支撐。

基于當前雷電(diàn)預警方法研究方面的最新成果,雷電(diàn)研究團隊融合不同時空尺度氣象觀測資(zī)料,逐步預警雷電(diàn)活動,集成應用決策樹(shù)、區域識别、跟蹤及外(wài)推等算法,研發了我(wǒ)(wǒ)國首個專業化雷電(diàn)臨近預警系統,能夠實現0至1小(xiǎo)時雷電(diàn)活動的有效預警,爲公衆防雷避險提供可靠依據。目前,該系統已在全國氣象部門得到推廣應用,并爲北(běi)京奧運會等重大(dà)活動和雷電(diàn)敏感行業提供了高質量的預警服務。

人工(gōng)引雷可以提供最接近真實的自然雷電(diàn)模拟源,研究人員(yuán)在距離(lí)放(fàng)電(diàn)通道比較近的地方布設不同的電(diàn)磁觀測設備,對雷電(diàn)産生(shēng)的電(diàn)流以及光、電(diàn)、磁效應進行同步觀測,對雷電(diàn)防護裝置的性能進行綜合試驗和評估。爲此,雷電(diàn)研究團隊創建了國際一(yī)流的人工(gōng)觸發閃電(diàn)雷擊機理試驗平台,在國際上率先開(kāi)展了通信基站、自動氣象站的雷擊測試,推動了雷電(diàn)防護理論和技術行業的發展。

基于人工(gōng)觸發閃電(diàn)雷擊機理試驗平台,雷電(diàn)研究團隊在國際上首次解析了先驅脈沖的精細化發展過程和輻射規律。基于該平台,給出閃電(diàn)放(fàng)電(diàn)全過程電(diàn)流波形和參量,同時也檢驗了多種業務化的閃電(diàn)定位系統,提供了閃電(diàn)探測系統性能評估的客觀标準。此外(wài),研究人員(yuán)還試驗了多種雷電(diàn)防護技術和方法,發現避雷器在真實多回擊雷擊環境下(xià)的破壞效應,推動了多脈沖高壓發生(shēng)器的研制,促進了雷電(diàn)防護測試手段的進步。

雷電(diàn)研究團隊研發的地基全視野閃電(diàn)通道成像系統、雷電(diàn)信号觸發系統、雷電(diàn)警告裝置等多套專業技術設備,部分(fēn)已應用于外(wài)場試驗,其中(zhōng)閃電(diàn)通道成像系統已在廣東、福建、西藏、重慶等省(自治區、直轄市)得到應用,在當地防雷減災業務中(zhōng)發揮了重要作用。

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