利用SAFIR资料对北京及其周边地区地闪参数的特征分析

利用2005—2007年北京及其周边地区SAFIR3000闪电定位资料，分析了该地区地闪相关参数特征。结果表明，该地区正地闪平均电流为33．43kA，负地闪为-29．57kA；正、负地闪电场变化波形平均上升时间分别为8．70肛s和5．11fIS，下降时间分别为23．52μs和28．37μs，两者上升、下降时间的月变化均呈反相关关系；地闪平均回击次数为1．57次，其中正、负地闪的平均回击次数分别为1．19次和1．64次，观测到的地闪最大回击数为13次。在正、负地闪中，单次回击闪电比例分别为87．24％和65．22％；地闪回击间隔时间呈准正态分布，集中在40～60ms之间的次数最多，占总次数的23．43％，平均间隔时间为65．03ms，最大为426．8ms。最小为1.7ms；地闪总回击持续时间为0．03～948．4ms；归一化到100km后的正地闪首次回击辐射场场强为5．29V·m-1，负地闪为6．09V·m，正地闪继后回击场强为4．48V·m，负地闪为6．24V·m。

重庆市雷暴气候变化特征分析

利用重庆市34个观测站1951―2009年雷暴日资料,通过数理统计、小波分析、EOF分析等方法,研究重庆市雷暴气候变化特征、周期性规律以及时空分布特征。结果显示:重庆市年平均雷暴日数为37.48 d,一年中任何月份都可出现雷暴,以7、8月份为最多,雷暴主要发生在夏季。过去59年,雷暴日数年代际差异较大,并呈波动减少趋势,平均每10年减少3.403 d。从morlet小波分析结果看,重庆雷暴具有5 a短周期、8～9 a中周期和18 a长周期振荡变化。从空间分布来看,渝东南年平均雷暴日数最多,渝中和渝东北次之,渝西最少,雷暴分布呈现出从东部高山向中部、西部丘陵低山逐渐递减的特征。根据EOF分析,重庆雷暴异常空间分布可划分为全市一致型、局部型、经向型、纬向型等类型。

移动气象雷达车避雷针设计分析

以北京市避雷装置安全检测中心对一部移动气象雷达车进行的防雷检测为例,通过滚球法和雷击概率与避雷针高度关系公式,计算了避雷针保护范围,研究了避雷针合理高度和最佳位置的选取方法。根据气象雷达波特点,分析了雷达车避雷针材料的选用要求。从避雷针和避雷网的特点出发探讨了优先选用避雷针的原因。针对雷达车移动特点提出了避雷针的设计方法。

我国极端降水事件研究进展

全球变暖已经是既定的事实,在此背景下极端降水事件的频繁发生受到广泛的关注。从极端降水阈值的定义、极端降水变化特征、可能影响因子及模拟情况4个方面对国内近些年来极端降水事件的研究状况加以综述,指出目前对极端降水事件阈值的定义比较明确,极端降水长期变化特征有明显的区域性。由于我国降水状况受到东亚气候系统各个子系统的影响,其中机理极其复杂,所以对于极端降水的成因研究仍然不够彻底,相应地运用模式对其模拟和评估也有相对的不确定性。

2006—2009年南京地区闪电活动分布特征

利用2006—2009年江苏省闪电监测定位系统资料,对南京地区闪电活动特征进行了分析,发现闪电集中发生在6—8月的12—20时,其他各月闪电频数较低,这主要是由于南京夏季对流活动频繁,且在午后至傍晚的时间段内,气温偏高,较易产生强对流的雷暴天气等原因造成的.南京地区大部分区域的平均雷击大地密度值介于2～6次/(km2.a)之间,平均雷击大地密度极大值中心出现在江宁区,平均雷击强度值介于5～40kA之间,南京长江大桥附近出现了平均雷击强度极大值的中心,最大值达75kA以上.地形地貌、下垫面性质、水汽条件等因素可能是导致上述特征的主因.所获得的闪电活动特征闪电参数在雷电防护、雷击风险评估等领域具有一定的应用价值.

加油站雷击电磁场影响分析及危害范围界定

为确定加油站雷击电磁脉冲的防护水平和安全间距,根据雷电流特性和油品燃烧爆炸性质,采用ADTD闪电定位系统监测资料,通过对重庆华兴加油站的防雷安全评估,重点分析加油站遭受临近雷击或自身遭受雷击后雷击电磁场影响及起火、爆炸的危害范围。结果表明:在加油站周边防雷设施能保护距离加油站33.54～41m范围的情况下,加油站遭受临近雷击时雷击所产生的电磁场可不考虑;加油站遭受直击雷时,应采用小于5m×5m的屏蔽网格才能使LPZ1区的电磁场处于安全状态;加油站因雷击起火或爆炸的危害范围分别为5.22m和138.95m。结论可为加油站的雷电设防要求及周边规划提供理论依据。

降维思想在统计雷击大地密度中的应用

在统计雷击大地密度的过程中,需要划分公里网格,然后对落在网格内的闪电数据进行统计。首次提出利用降维思想统计雷击大地密度。利用统计出的数据绘制等值线时,每个数据都参与了等值线的绘制,不会出现丢失数据的现象。给出了手工统计的方法,同时利用Java语言编程实现了降维的统计方法,提供了友好的人机对话界面。实践证明,该统计方法具有很好的实用性。

浅析避雷带设置安装与检测

针对目前避雷带中设计施工以及检测维护出现的问题,依据建筑物不同类别和高度,分析了避雷带的安装高度和位置。给出了避雷带安装尺寸、安装方法和焊接方法,以及对沉降缝、接地标志的处理。讨论了避雷带接地阻值检测的原理,提出了避雷带维护要求,为避雷带设置安装及检测维护提供参考。

北京市闪电定位数据与人工观测雷暴日关系研究

针对北京地区首次开展闪电定位系统(Lightning Location System,LLS)数据与人工观测雷暴日的关系研究,解决北京地区人工观测雷暴日停止后雷暴日数据无法获取的问题。选取北京地区2008—2011年LLS监测数据,以20个人工观测站为圆心,1 km为间距,统计各站周围半径(r)1~20 km圆形区域内LLS监测的闪电次数及雷电日数。采用直接替代法、地闪密度法和二元法计算雷电日,分别从全市年平均雷电日及各站年平均雷电日2个方面与人工观测雷暴日数进行比较,寻求最适合北京地区的LLS资料转换为雷暴日数方法,建立转换关系。结果表明:当r=13 km时,LLS监测年平均雷电日数与人工观测年平均雷暴日数最为接近。在直接替代法、地闪密度法和二元法计算所得的结果中,二元法效果最好,直接替代法次之,地闪密度法效果最差。对于单个观测站,各站周围的地闪密度与人工观测雷暴日数没有统一的函数关系,采用直接替代法得到的各站等效观测半径来确定各站的雷暴日数较为准确。该结果表明了北京地区LLS数据与人工观测雷暴日之间的关系,使雷暴日可作为基础数据继续应用于北京地区的雷电防护和研究中。

北京及其周边地区SAFIR和ADTD闪电定位资料对比分析

通过对比分析2008年北京及其周边地区SAFIR(Surveillance et Alerte Foudre par Interferometrie Radiometrique)和ADTD(Advanced TOA and Direction system)两套闪电定位系统观测的地闪资料,结果显示:SAFIR系统探测的正地闪次数、负地闪次数均比ADTD系统偏少,但二者探测到正地闪和负地闪的日变化、月变化特征基本一致。SAFIR系统探测的正地闪百分比ADTD高。SAFIR系统的地闪高值区主要在偏南部,而ADTD系统的正地闪电流强度高值区流高值区主要在偏北部,地闪低值区分布基本一致。SAFIR系统探测的正地闪、负地闪电流强度小于ADTD系统的观测值,前者探测的正地闪电流强度日分布中整体比后者小约25 k A,负地闪电流强度日分布则小约10 k A。二者观测的电流强度日变化、月变化变化特征基本一致。ADTD负地闪电流累积概率分布整体和IEEE工作组给出范围较为接近。SAFIR系统探测的正地闪电流强度高值区空间分布较集中,而ADTD系统的空间分布相对较均匀分散。整体而言,两者探测的闪电时间分布特征较为接近,而闪电次数和强度分布特征有差别,对于出现差别的原因有待进一步研究。

北京及其周边地区闪电活动的时空特征

利用具有总闪观测能力的SAFIR3000在2005—2007年对北京及周边地区(天津、唐山、廊坊等)的观测资料,分析了该地区云闪和地闪时空分布特征。结果表明:云闪高发时段在15:00—次日00:00,峰值在19:00,高发月份在6—8月,峰值在7月;云闪空间分布高值区在北京东北部、天津北部、承德西南部一带,约为30次/(km2·a);云闪平均高度(海拔高度)日变化差异不大,季节变化夏季最高,冬季最低;高度在9～10km的云闪最多,占云闪总次数的10.97%。地闪高发时段、月份、地闪高值区(密度约为5次/(km2·a))与云闪基本相似,不同之处在于云闪日分布多为单峰,而地闪为双峰,云闪高值时段开始与结束时间均比地闪早;云闪空间分布高值区密度约为地闪的6倍。3a平均正闪占地闪总数百分比为16.44%,夏季该百分比较低,春秋季较高,其月际变化与正闪次数月际变化相反。总闪时空分布特征和云闪更为相似,总闪高值区分布和卫星探测得到的基本一致。

北京地区雷电灾害风险评估方法与应用

首先选用北京地区1961—2008年的气候站点资料分析闪电活动的气候背景特征,用2007—2008年的闪电定位资料统计各评估网格单元的地闪密度,得到北京地区网格化地闪密度分布,评估网格单元大小为1km×1km。研究发现北京地区平均地闪密度大致在1.6～2.4次·km^(-2)·a^(-1)之间,有三处地闪密度的高值分布区,分别是西南部房山的拒马河流域地区,北京城中心偏北—昌平—顺义一带以及平谷一密云一带。借助空间网格技术,根据下垫面承灾体的雷电防护及规避特征,将评估区域划分成建筑物、室外建筑物遮挡部分及空旷地带三种空间类型。然后依据不同空间类型区域的地闪密度、闪电有效截收面积、雷电防护能力和位置参数等因素,分别核算评估网格单元内的雷击危险事件次数,作为雷电灾害风险评估的主要致灾因子指标。最后以人作为雷电灾害的首要承灾体,按"风险=雷击危险事件次数×暴露人口"的概念模型方法,测算北京地区雷电灾害风险指数。风险评估结果认为北京城市地区由于人口及经济实体密集分布,雷电灾害风险普遍较高,城市地区的雷电灾害风险具可规避性;农村及城市远近郊区,人口稀少,尽管闪电活动会比城市地区活跃,雷电灾害风险不是太高。

探析气象探测设备雷电灾害防御关键技术的应用

雷电灾害不仅使人们的生命和财产遭受巨大损失,还会对交通、通信和电力系统等各个领域产生严重的影响。同样,雷电灾害对气象探测设备的安全也会产生严重影响。气象探测设备作为一种关键的技术手段,可以提供及时、准确的气象数据,是精准预报天气的保障。因此,确保气象探测设备安全可靠、免除或减少雷电等灾害对气象探测设备的损害变得非常必要。文章首先分析了雷电给气象探测设备带来的主要危害及气象探测设备受到雷击的原因,然后给出气象探测设备防雷关键技术及防御措施。

雷电监测预警对雷击风险评估的影响分析

利用雷电监测设备预警雷电,以便于及时采取规避措施减免人员伤亡和经济损失,从而降低评估场所的雷击风险值。本文从这一角度出发,分析了雷电监测预警系统的应用,着重研究了采取预警措施后影响到的参数L X及其取值方法,结合预警系统的命中率、漏报率,推导建立了风险评估计算公式。给出了安装预警设备后的风险评估流程图,归纳总结了重要场所安装预警设备后影响到的主要风险类型。并以某石化工厂为例,进行了实例应用分析和风险对比。为采取雷电监测预警措施的场所进行合理的雷击风险评估提供可借鉴的方法。

文物古建直击雷火灾成因分析及对策

雷击起火对古建安全存在较大影响,主要分析了直接雷击引起古建木材着火的原因和途径,推导了计算古建引下线温升的公式,并和IEC62305给出的公式做了对比分析.结果显示:当引下线直径大于8mm时两公式计算结果基本一致,后者计算温升数值较前者高,在古建温升计算中选择前者更合理.引下线直径对温升影响较明显,雷电流大小对温升影响相对较小,引下线长度对温升无影响.同等条件下,不同材料的引下线温升从大到小顺序依次为钢、铝、铜.引下线搭接处过渡阻值对温升影响非常明显,当过渡阻值偏大时更易引起古建着火.引下线断开时,可能出现雷电放电火花引起古建着火.针对古建雷击易起火途径给出了相应的防护对策,其定量分析结果可为古建防雷提供一些参考.

故宫博物院雷电灾害及雷电活动特征分析

统计分析故宫自建成594年（1420—2014年）以来的雷电灾害事故资料及2005—2014年故宫及周边区域内闪电定位资料,结果显示：有记录的雷击灾害次数51起,雷电灾害都发生在5—9月,主要在6—8月,其中8月最多;雷电灾害发生在故宫南部建筑的次数多于北部,中轴线上的多于两侧,太和殿被雷击次数最多;遭雷击次数最多的部位是古建顶部的吻兽;雷击损害以直接雷击最多.故宫及周边1 km区域内的雷电主要发生在4—10月,主要分布在6—8月,其中8月最多;雷电发生的日变化明显,主要在下午和前半夜,占全天的63.95%;雷电流强度30~40 k A的闪电占总闪电数23.26%,比例最大,总体呈正态分布.雷电活动和雷电灾害在时间分布上整体较为一致.

古建筑屋顶琉璃瓦件模拟雷击破坏试验研究

古建筑屋顶琉璃瓦件由于位置特点容易遭受雷击破坏。为研究琉璃瓦件雷击破坏机理,利用10/350μs冲击电流发生器进行了雷击琉璃瓦件试验,并利用红外热成像仪对雷击过程中瓦件的温度进行了监测,同时利用扫描电子显微镜分析了雷击后瓦件的微观破坏情况,获得了不同电流强度下雷击瓦件不同部位的破坏特征。结果表明:雷击釉质表面会导致灼烧破坏或釉质表面脱落,雷击瓦件熊头部位的灰浆会引起整个瓦件的破碎,雷击瓦件胎体部位破坏效应较弱。雷电流越大,造成的破坏效应越明显。雷击致损主要是在雷电流焦耳热效应产生的内爆力和热应力共同作用下造成的。雷击过程中琉璃瓦件的高温区域以雷击点为圆心呈近似圆形分布,雷击点以及雷电流通道位置温度很高。雷击后瓦件升温迅速,降温较为缓慢,且瓦件不同位置降温速率不一。在相同雷电流下,雷击灰浆处产生的温度最高。雷击釉质表面,损伤形式以熔蚀坑为主,熔蚀坑大小不一,并且伴有微裂纹现象产生。此外,雷击后釉质表面Pb、Cu、C元素质量百分比增加。研究结果可为古建筑或输电线路绝缘子雷电防护的深入研究奠定一定理论基础和提供试验数据支撑。

雷电灾害风险评估模型在社区空间尺度上对雷击危险次数及脆弱性的模拟和分析

本文在5 m×5 m细微网格上实施了社区雷电灾害风险评估模型的开发及应用,对雷击危险次数及脆弱性进行了数值化评估模拟。社区雷电灾害风险评估实例应用表明:模型模拟出的评估结果能反映雷击风险在社区空间尺度上的差异,以及地形因素、防雷状况及附近建筑物"避雷针"效应等所产生的风险差异,结果较为合理。适用于雷电灾害风险规避及风险控制。

北京市大气电场和大气污染物关系初步研究

以北京市朝阳站为例总体上分析了2014-2015年北京市全年、冬半年和夏半年电场强度和污染物变化特性及相关性,重点研究静稳积累型、污染复合型、沙尘型3种类型污染天气下大气电场强度与主要污染物因子浓度以及与气象要素之间的关系。结果表明:(1)全年电场强度每小时平均值为0.45~0.72 kV·m-1,全年电场强度主要峰值在03:00(北京时,下同)和23:00,主要谷值在06:00和13:00;冬半年电场强度与污染物强度相关性更明显,特别是与PM10、PM2.5、PM1.0、NO2的相关性较显著。(2)静稳积累型污染物过程中,污染物浓度较快变大,电场强度随之增加,电场强度和污染物浓度变化趋势比较接近;相对湿度增大时,电场强度变为负值。(3)污染复合型过程中污染物浓度和电场强度变化都较平缓,在相对湿度较大的重污染天气,电场强度和污染物浓度的相关性并不强;电场强度和相对湿度相关性较强。(4)沙尘型天气下电场强度为负值,该种情况下大气污染物快速积累,电场强度绝对值剧烈变大,然后快速降低。沙尘型天气下不同情况电场强度绝对值从大到小依次是沙尘暴、扬沙、浮尘。

故宫博物院“6·23”雷击事件分析

2011年6月23日故宫博物院锡庆门、箭亭等5个场所遭雷击.利用该日常规天气资料、卫星资料、雷达资料、大气电场资料、闪电定位资料,分析了该次雷击事件的天气背景和雷击时段大气电场、闪电分布的相关特征;根据雷击现场调查,分析了故宫遭雷击的具体原因和防雷薄弱环节,针对存在的问题给出了整改建议;提出了采取小范围雷电监测预警措施,进行故宫精细化雷电监测预警,改善故宫防雷现状.相关结论可以为文物古建场所的雷电监测预警以及防雷措施的选择提供参考.