云南省两套闪电定位系统地闪回击参数对比及探测性能分析

根据2017—2020年云南省ADTD二维和VLF/LF三维闪电定位系统观测资料,对比两套系统地闪回击参数分布差异。在实际回击位置和雷电流强度信息难以获得的情况下,研究利用两套系统反演资料对相同回击事件的识别匹配和时空阈值选取方法,分析相对定位偏差。结果表明:两套系统的回击密度、雷电流幅值在滇东、滇西南和滇西北等地的空间分布差异明显,由三维系统得到的回击密度较大,但二维系统雷电流幅值均值更高。两套系统均以单回击地闪占比更高,正地闪中的单回击地闪比重较负地闪更大,三维系统对于0~5 kA负回击小幅值电流的探测效率有所提高。通过采用10km、1 ms的时空阈值匹配窗口,得到两套系统对于同一次回击的相对定位时间差主要集中在0.05 ms内,距离偏差集中在1 km内。系统匹配回击在滇中、滇西南的时空偏差较小,滇西北的偏差较大。从回击极性、相关系数、相对误差、幅值比及幅值累积概率等方面,分析得到两套系统对于相同回击事件的电流强度反演结果一致性较好,验证了应用系统反演资料对于同一回击事件的识别匹配方法是客观可靠的。

内蒙古地区基于2套闪电定位系统的资料对比分析

雷电是一种强致灾性大气活动,对其进行准确定位、监测和分析十分重要。通过对比分析2020年内蒙古地区ADTD(Advanced TOA and Direction system)闪电定位系统和三维闪电定位系统的地闪资料发现,在闪电发生频次上,ADTD闪电定位系统探测到的正、负地闪频次均少于三维闪电定位系统,且正地闪占总地闪的百分比在前者中低于后者。但总体而言,2种闪电定位系统探测到的雷电频次的日变化是一致的,而地闪密度的高值区存在差异;在闪电电流强度对比上,ADTD闪电定位系统探测到的正、负地闪平均电流强度分别大于和小于三维闪电定位系统,地闪电流强度高值区具有较高一致性。利用实际雷电灾情资料对2套闪电定位资料进行验证,发现三维闪电定位系统的性能优于ADTD闪电定位系统,这在定位误差上都有所体现。

鄂西三峡地区雷电定位系统与卫星闪电观测数据的比较分析

鄂西三峡地区是我国重要的输电线路走廊,雷击闪络事故比较严重。为研究这一地区雷电活动规律,对2005-2008年电网雷电定位系统(lightning location system,LLS)和卫星搭载的闪电图像传感器(lightning imagesensor,LIS)数据进行了配对比较研究。其中,以LIS数据为基准,在5ms时间误差范围内寻找LLS中与之配对的地闪数据,从2264个LIS闪电数据中成功配对出391组数据,配对数据平均地闪定位误差距离为0.114°(约11km),标准偏差为0.087,说明LIS和LLS数据对应性良好,具有很高的精度和平稳度。通过配对数据可以计算出鄂西三峡地区云闪与地闪比值Z1,其值大于通过传统平均闪电密度方法计算出的云闪与地闪比值Z0。同时,对比Prentice等人实测的云闪与地闪比值,则介于Z0和Z1之间。分析原因为,LIS对云层底部或高度较低处发生地闪的探测效率较低,导致计算结果差异。并且,通过配对数据还可以分析云闪与地闪比值Z1的时间、空间分布规律,发现鄂西三峡地区的Z1在2、5、9月有最大值(都>10),Z1空间分布与平均海拔高度相关系数为-0.33。研究表明,基于实时数据分析的雷电数据配对方法,能较好地反映雷暴的局部空间、时间规律。

一套双频段三维全闪电定位系统及其初步观测结果

介绍了一套同时工作在甚高频(very high frequency,VHF)和甚低频/低频(very-low/low frequency,VLF/LF)频段的三维闪电定位系统,并给出了初步观测结果。系统使用到达时间差法对2个频段的闪电辐射源进行定位,能连续地给出雷暴过程中闪电活动空间位置,并详细给出单次闪电的发展路径,在使用2个频段辐射波形参数进行定位的同时还可以保存原始波形用于深入研究。VHF、VLF/LF 2个频段闪电定位结果的时间分辨率分别为100?s和1ms,定位精度在站网覆盖范围可优于200m。2个频段的定位结果都能很好地描述雷暴中的闪电活动,但表现出的特征有一定差异。两频段定位结果对单个闪电发生路径进行描绘时,VLF/LF频段的大部分定位结果能与VHF定位结果重叠。

粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

基于2016—2017年广州高建筑物雷电观测站获取的资料对粤港澳闪电定位系统(简称定位系统)的性能进行评估,并根据2014—2018年定位系统历史资料对广州高建筑物区域的雷电活动特征进行初步分析,结果表明:定位系统对闪电的探测效率为93%(214/229),对回击的探测效率为93%(449/481),对下行闪电首次回击、继后回击及上行闪电回击的定位误差的平均值(中值)分别为361 m(188 m)、252 m(167 m)和294 m(173 m);当接地点高度低于200 m(不低于200 m)时,定位系统对下行负极性闪电首次和继后回击的云闪/地闪识别正确率分别为99%(80%)和93%(35%),有83%的上行负地闪回击被定位系统误判为云闪,广州高建筑物区域内绝大部分负云闪定位记录实际是高建筑物地闪;对定位系统得到的孤立高建筑物闪电密度中心进行分析后发现,广州塔(600 m)闪电密度中心200 m半径范围内年均回击次数约为中信广场(390 m)和广发证券大厦(308 m)的5倍,推测广州塔闪电的主要类型为上行闪电,而中信广场和广发证券大厦则为下行闪电.

闪电VHF辐射源三维定位系统仪器误差处理

为了提高闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率和定位精度,根据其运行原理对其定位误差的可能来源进行了分析,特别是针对GPS时钟的授时原理和高速采集卡工作原理以及观测站位置等可能造成误差的系统原因进行了分析。结果表明,三者误差是造成闪电三维定位结果不准确的主要设备误差。利用闪电VHF辐射源三维定位系统得到的定位结果信息,计算出了其到达观测站的时间,并与实测的到达时间进行了差值分析,拟合出一条偏差直线,得到其误差演变规律,并对该误差进行分析和纠正,得到了较好的结果,使闪电VHF辐射源三维定位系统的探测效率有较大提高,其定位结果更加可靠。

粤港澳闪电定位系统探测效率及精确度评估

为客观评估粤港澳闪电定位系统性能参数,将闪电定位资料与广州人工触发闪电试验及高建筑物自然闪电观测试验的观测结果进行了对比分析。结果表明,2007 2011年期间对真实闪电事件的闪电探测效率和回击探测效率分别为74%和40%,定位误差的算术平均值和几何平均值分别为2660 m和1500 m;2012年闪电探测效率和回击探测效率分别为97%和90%,定位误差的算术平均值和几何平均值分别为950 m和470 m。2008 2011年期间闪电定位系统的回击电流幅值约为真实值的0.7倍,而2012年约为真实值的4倍。总体上,2012年粤港澳闪电定位系统探测子站大幅度增加后,探测效率和定位精度均有明显提升,但对回击电流幅值的估算呈现系统性偏大。

基于闪电定位系统和人工观测的雷电关注度对比分析

利用重庆市闪电定位系统和人工观测雷暴资料(2009-2011年)及其对应的12121气象信息电话拨打次数,运用信息扩散理论、数理统计等方法,重点对比分析闪电定位系统和人工观测雷电天气关注度.结果表明:雷电天气的关注度随其风险加大而增加,且存在季节差异;相同风险水平的雷电天气关注度,其人工观测高于闪电定位系统;基于闪电定位系统的各季雷电天气关注度高低顺序为春、夏、秋、冬,而人工观测为秋、春、夏、冬;基于信息扩散理论的雷电天气关注度都能客观反映实际,而闪电定位系统优于人工观测(基于闪电定位系统的春秋雷电天气关注度优于人工观测;而冬夏则相当).

基于卫星资料的全球闪电定位系统探测效率评估

基于2005—2010年间OTD/LIS闪电观测数据,评估了同期全球闪电定位系统(WorldWide Lightning Location Network,WWLLN)的平均探测效率,分别就全球和三大闪电高发区的闪电活动特征,对WWLLN的探测效率进行了讨论分析。OTD/LIS探测得到的全球闪电密度最高值在非洲地区,为1607 km-2·a-1;而WWLLN探测到的闪电密度的最高值在北美洲为157 km-2·a-1。由于WWLLN探测系统子站在全球布网不均匀,在全球不同区域,WWLLN的探测效率不同。在东南亚地区,WWLLN的探测效率为862%;在非洲地区,WWLLN的探测效率为186%;在南北美洲,WWLLN的探测效率为718%。除此之外,随着月份的变化,不同地区WWLLN的探测效率也不尽相同。如在东南亚,12月的探测效率最高为1378%;非洲地区2月探测效率最高为249%;南北美洲地区,10月探测效率最高为844%。随着站点的逐年增多和定位方法的改进,WWLLN的探测效率也在不断提高。3大闪电高发区WWLLN的探测效率呈现明显的逐年增高。

基于闪电定位系统的海南岛闪电活动特征分析

利用ADTD-2C型闪电定位探测系统监测的2014—2015年海南岛闪电信息,通过数理统计等方法,分析和研究了海南岛闪电的时空分布规律和活动特征,结果表明:ADTD-2C型闪电定位系统能够全面监测海南岛的闪电信息,闪电信息能够有效反映海南岛的闪电活动特征.海南岛闪电频数具有"单峰"特征,全年各月均有发生闪电的记录,4~11月份是海南岛发生闪电的主要月份.闪电发生时段较为集中,主要是从午后开始,至傍晚达到最高峰.海南岛负地闪频数远大于正地闪频数,且负地闪强度显著高于正地闪强度.正地闪的雷电流幅值主要集中在6 k A^30 k A,负地闪的强度主要集中在-60 k A^-7 k A.海南岛北部的闪电密度要明显高于南部地区,北部和南部闪电强度相对较大,西部和中部地区闪电强度相对较小.

闪电定位系统布网方案设计的技术探讨

以闪电定位系统的定位原理和误差分析方法为基础 ,利用系统布设客观分析软件的自动选站和误差计算功能 ,比较了以不同方式组成的闪电监测网在一定范围内的定位误差。结果显示 ,除了系统本身存在的方位和时间误差外 ,布设子站的数目、几何形状、站距的大小对定位精度的影响均非常明显 ,与系统采取的定位算法也有很大关系。同时 ,提出并采取“一子多主 ,交叉组合”的技术策略 ,以湖北省为例 ,对闪电定位系统布网方案设计进行技术探讨。

采用闪电定位系统的丘陵山区雷电特征分析

为研究丘陵山区雷电分布特征,利用重庆闪电定位系统监测的地闪资料(1999-2008年),通过数理统计、回归分析等方法,重点分析海拔高度>800 m丘陵山区闪电的时间和高程属性特征。结果表明:丘陵山区负闪频次(占95.6%)明显高于正闪频次(占4.4%),闪电发生主要集中在4—10月,日分布有两个高频时期(0:00-3:00,13:00-16:00),闪电频次随着海拔高度上升而逐渐减少;正闪所占的比例和高幅值闪电比例都是随着海拔高度的上升明显增大;正闪平均雷电流强度明显高于负闪,其冬季平均雷电流强度明显大于夏季;正闪平均雷电流强度日变化有两个峰值(凌晨和正午前夕);正闪雷电流强度随着海拔高度升高而增加。在此基础上获得了丘陵山区雷电流幅值的累积概率分布曲线,为防雷设计、施工提供了可靠的科学依据。

闪电定位系统与人工观测雷电日参数对比分析

雷电日是反映雷电活动规律的重要参数。通过对重庆地区35个区县人工观测雷暴资料(1951—2009年)和闪电定位系统监测资料(1999—2008年)的数理统计,重点分析了人工观测雷暴日、闪电定位系统监测的雷电日和雷击大地密度特征。结果表明:人工观测的雷暴日数远小于闪电定位系统监测获取的数据;人工观测的雷暴日局限于个人差异和地形影响,而闪电定位系统监测的雷电日局限于探测方法和设备的灵敏性,不能完全客观反映各地区雷电活动规律;雷击大地密度客观真实反映各地雷电活动特征,在此基础上获得了有效反映雷电活动规律的雷电日参数,为雷电灾害风险评估与防雷设计提供参考。

基于闪电定位系统的吉林省闪电活动及特征参数分析

1引言 2007年吉林省建成了闪电定位监测系统，全省共布设了12个LD—II型闪电定位子站，构成覆盖全省的闪电定位监测网，为吉林省雷电活动及特征参数研究提供了较为科学、准确的数据，为进一步开展雷电业务、开发雷电服务产品奠定了基础。

广西ADTD和VLF/LF闪电定位系统地闪数据对比分析

为了比较ADTD和VLF/LF闪电定位资料的准确性,文章基于广西2016~2018年ADTD和VLF/LF的地闪数据和高程数据,研究两套闪电定位系统的地闪分布特征差异。结果表明:两套系统的地闪频次月变化、日变化以及正负地闪频次比的月变化具有相似的分布趋势,而两套系统在地闪频次、地闪闪电日数、负地闪占总地闪的比例、地闪密度、地闪强度等方面存在较大的差异。两套系统的地闪密度差随海拔高度增加而减小;VLF/LF系统单位面积上0~50 kA地闪频次占地闪总频次比值与海拔高度具有良好相关性,但ADTD系统监测结果显示两者相关性不显著。

ADTD闪电定位系统异常故障分析

结合江西省ADTD闪电定位系统多年业务运行中的各类故障,介绍了设备运行中遇到的异常现象,重点探讨了通信网络故障、搜星不正常、CPU板死机、自检失败等故障现象,并给出了相应的故障排查方法,为闪电定位仪的维护、维修提供参考依据。

武汉SAFIR 3000闪电定位系统的远程通信组网

为实现武汉SAFIR3000闪电定位系统探测子站与中心站通信连接,设计了有线/无线混合远程通信组网,并采用多线程等软件技术设计实现GPRS无线通信程序。系统运行以来无线传输报文丢失率小于3‰,表明GPRS技术基本满足SAFIR3000系统数据传输需要。

基于闪电定位系统的沈阳市各区、县地闪时空分布研究

基于ADTD(高精度)闪电定位系统沈阳市各区、县地闪时空分布研究应该包括以下内容:沈阳市ADTD(高精度)闪电定位系统数据库建立;项目所在地地闪时空分布特征项目确定;雷击大地密度(Ng)的计算方法的确定;沈阳市各区、县地闪时空分布特征数据库的建立并应用于中心雷电灾害风险评估业务当中。

基于人工引雷的粤港澳闪电定位系统性能评估

利用2014—2019年中国气象局雷电野外科学试验基地广州从化人工触发闪电试验所获资料,评估粤港澳闪电定位系统(Guangdong-Hongkong-Macao Lightning Location System,GHMLLS)性能,结果表明:GHMLLS对人工触发闪电和回击的探测效率分别为96%(48/50)和88%(233/265),回击位置定位误差的算术平均值、几何平均值和中值分别为279 m,193 m和202 m。对于触发闪电的回击过程,GHMLLS探测的回击电流峰值(ILLS)全部偏低,与通道底部雷电流峰值的直接测量结果(IDM)相比,ILLS的相对偏差平均值(中值)为-37%(-36%),但ILLS和IDM相关系数为0.93,存在显著正相关关系(达到0.01显著性水平);截距为0的线性拟合结果表明ILLS与IDM存在65%的比例关系,利用该系数校正ILLS,结果的相对偏差绝对值的平均值(中值)为15%(12%)。GHMLLS有对应定位记录的233次触发闪电回击中,16次定位结果为云闪,判别正确率为93%。被误判为云闪的回击的IDM更低,可用于定位的站点数量更少,定位误差更大,ILLS的精度更低。

粤港澳大湾区两套闪电定位系统地闪探测性能的对比分析

根据2014—2018年粤港澳闪电定位系统(GHMLLS)和广东电网地闪定位系统(GDLLS)两套闪电定位系统的观测资料,对粤港澳大湾区范围内二者的地闪探测性能进行评估和对比,结果表明,在粤港澳大湾区,对于地闪回击记录,从各月份记录和空间密度的分布上来看,GDLLS的探测数都多于GHMLLS,二者的比值为1.24;两套系统总回击、负回击、正回击的月分布和日变化特征基本一致;两系统地闪回击的匹配记录在大湾区大部分区域内的偏差量都在1.5 km内;对于匹配后的负、正回击电流峰值,二者有较强的相关性,相关系数分别为0.99和0.98,GDLLS的负、正回击电流峰值分别为GHMLLS的1.47倍和1.45倍。