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雷電科學試驗 搭建防雷安全第一道防線

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雷電科學試驗 搭建防雷安全第一道防線

發布日期:2018-06-01 作者:來源:中國防雷信息網 點擊:

  中國氣象報記者 崔國輝

雷電是最嚴重的自然災害之一,是電子時代的一大公害。要有效減少雷電災害,做到對雷電的及時預警和科學防護,首先要對雷電進行科學研究。

早在1752年,美國科學家富蘭克林邁出了科學研究雷電的第一步。他利用風箏引雷發現了雷暴云帶電,證明雷電實質上是一種放電現象,和靜電放電具有同一性。后來,根據這一理論和對尖端接地導體放電現象的發現,避雷針被設計出來。避雷針的發明不僅可以防止雷電所導致的嚴重危害,同時也破除了迷信,揭示了自然力的真實性質。這便是雷電科學研究之于防雷安全的重要意義。

  時至今日,野外觀測試驗仍然是獲得第一手雷電研究數據的唯一途徑。據中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室副主任、雷電研究團隊首席專家呂偉濤介紹,每年他都需要花費約三分之一的時間在外開展觀測試驗。對雷電研究團隊的隊員來說,野外觀測試驗早已成為他們生活和工作不可或缺的一部分。通過十多年外場試驗和潛心研究,雷電研究團隊獲取了豐富的高質量外場試驗資料,包括100多次人工觸發閃電和300多次高建筑物自然雷電過程的聲、光、電、磁多參量同步觀測資料。通過對這些寶貴資料的研究分析,取得了一系列創新性研究成果。

  鑒于高建筑物更易被雷電擊中,且對于雷擊先導連接過程可起到“放大鏡”的作用,雷電研究團隊建立了廣州高建筑物雷電觀測站,率先開展我國高建筑物雷電物理過程觀測研究,并在國際上首次發現了雷電連接過程中的側擊現象和先導連接行為的多樣性,揭示了連接過程中先導通道的精細化發展特征及其變化規律,為雷電先導模式發展以及雷電防護技術研究提供了有力支撐。

  基于當前雷電預警方法研究方面的最新成果,雷電研究團隊融合不同時空尺度氣象觀測資料,逐步預警雷電活動,集成應用決策樹、區域識別、跟蹤及外推等算法,研發了我國首個專業化雷電臨近預警系統,能夠實現0至1小時雷電活動的有效預警,為公眾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,并為北京奧運會等重大活動和雷電敏感行業提供了高質量的預警服務。

  人工引雷可以提供最接近真實的自然雷電模擬源,研究人員在距離放電通道比較近的地方布設不同的電磁觀測設備,對雷電產生的電流以及光、電、磁效應進行同步觀測,對雷電防護裝置的性能進行綜合試驗和評估。為此,雷電研究團隊創建了國際一流的人工觸發閃電雷擊機理試驗平臺,在國際上率先開展了通信基站、自動氣象站的雷擊測試,推動了雷電防護理論和技術行業的發展。

  基于人工觸發閃電雷擊機理試驗平臺,雷電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?;谠撈脚_,給出閃電放電全過程電流波形和參量,同時也檢驗了多種業務化的閃電定位系統,提供了閃電探測系統性能評估的客觀標準。此外,研究人員還試驗了多種雷電防護技術和方法,發現避雷器在真實多回擊雷擊環境下的破壞效應,推動了多脈沖高壓發生器的研制,促進了雷電防護測試手段的進步。

  雷電研究團隊研發的地基全視野閃電通道成像系統、雷電信號觸發系統、雷電警告裝置等多套專業技術設備,部分已應用于外場試驗,其中閃電通道成像系統已在廣東、福建、西藏、重慶等?。ㄗ灾螀^、直轄市)得到應用,在當地防雷減災業務中發揮了重要作用。

(來源:《中國氣象報》2018年6月1日四版 責任編輯:蘇杰西)


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