雷电科学试验 搭建防雷安全第一道防线

发表时间: 2018-06-26 18:00:32

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雷电是最严重的自然灾害之一,是电子时代的一大公害。要有效减少雷电灾害,做到对雷电的及时预警和科学防护,首先要对雷电进行科学研究。

        雷电是最严重的自然灾害之一,是电子时代的一大公害。要有效减少雷电灾害,做到对雷电的及时预警和科学防护,首先要对雷电进行科学研究。

  早在1752年,美国科学家富兰克林迈出了科学研究雷电的第一步。他利用风筝引雷发现了雷暴云带电,证明雷电实质上是一种放电现象,和静电放电具有同一性。后来,根据这一理论和对尖端接地导体放电现象的发现,避雷针被设计出来。避雷针的发明不仅可以防止雷电所导致的严重危害,同时也破除了迷信,揭示了自然力的真实性质。这便是雷电科学研究之于防雷安全的重要意义。

  时至今日,野外观测试验仍然是获得第一手雷电研究数据的唯一途径。据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室副主任、雷电研究团队首席专家吕伟涛介绍,每年他都需要花费约三分之一的时间在外开展观测试验。对雷电研究团队的队员来说,野外观测试验早已成为他们生活和工作不可或缺的一部分。通过十多年外场试验和潜心研究,雷电研究团队获取了丰富的高质量外场试验资料,包括100多次人工触发闪电和300多次高建筑物自然雷电过程的声、光、电、磁多参量同步观测资料。通过对这些宝贵资料的研究分析,取得了一系列创新性研究成果。

  鉴于高建筑物更易被雷电击中,且对于雷击先导连接过程可起到“放大镜”的作用,雷电研究团队建立了广州高建筑物雷电观测站,率先开展我国高建筑物雷电物理过程观测研究,并在国际上首次发现了雷电连接过程中的侧击现象和先导连接行为的多样性,揭示了连接过程中先导通道的精细化发展特征及其变化规律,为雷电先导模式发展以及雷电防护技术研究提供了有力支撑。

  基于当前雷电预警方法研究方面的最新成果,雷电研究团队融合不同时空尺度气象观测资料,逐步预警雷电活动,集成应用决策树、区域识别、跟踪及外推等算法,研发了我国首个专业化雷电临近预警系统,能够实现0至1小时雷电活动的有效预警,为公众防雷避险提供可靠依据。目前,该系统已在全国气象部门得到推广应用,并为北京奥运会等重大活动和雷电敏感行业提供了高质量的预警服务。

  人工引雷可以提供最接近真实的自然雷电模拟源,研究人员在距离放电通道比较近的地方布设不同的电磁观测设备,对雷电产生的电流以及光、电、磁效应进行同步观测,对雷电防护装置的性能进行综合试验和评估。为此,雷电研究团队创建了国际一流的人工触发闪电雷击机理试验平台,在国际上率先开展了通信基站、自动气象站的雷击测试,推动了雷电防护理论和技术行业的发展。

  基于人工触发闪电雷击机理试验平台,雷电研究团队在国际上首次解析了先驱脉冲的精细化发展过程和辐射规律。基于该平台,给出闪电放电全过程电流波形和参量,同时也检验了多种业务化的闪电定位系统,提供了闪电探测系统性能评估的客观标准。此外,研究人员还试验了多种雷电防护技术和方法,发现避雷器在真实多回击雷击环境下的破坏效应,推动了多脉冲高压发生器的研制,促进了雷电防护测试手段的进步。

  雷电研究团队研发的地基全视野闪电通道成像系统、雷电信号触发系统、雷电警告装置等多套专业技术设备,部分已应用于外场试验,其中闪电通道成像系统已在广东、福建、西藏、重庆等省(自治区、直辖市)得到应用,在当地防雷减灾业务中发挥了重要作用。


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