第24篇 天电源的定位(篇).doc

第24章 天电源的定位 24.1 概述 24.1.1定义 天电，可定义为在大气中闪电放电过程中产生的电磁波。从实践的角度上看，首先人们总是关心天电之源——闪电。其次，天电仅仅是一种自然现象，它提供了一种对闪电进行探测和/或定位的方法。纯粹意义上闪电探测通常只限于对其局地的报警作用，而且闪电定位资料可用于气象或其它方面的各种任务。专业术语如天电观测一词是对这两种方法合适的表述。 云闪（Cloud flash）：闪电放电过程发生在同一块云中或在不同的云块之间。当关注多个雷暴来临时，它通常并不受到人们注意，但是它可能对局地雷暴警报系统有作用。 云地闪(Cloud—to—ground flash)：具有现实意义的一种云–地间的闪电类型，简称为地闪。 定向仪（Direction finder, DF）：探测天电到达方向的一种仪器。 天电定位(Fix)：从天电观测中推断出电闪的估计位置。 闪电(Flash)：所有的闪电事件过程，由一个或更多个回击和每一次闪击的先导组成。 闪电计数器(Flash counter)：用于记录站点附近地区闪电发生次数的仪器。 多重性：在一个闪电中闪击的数量，大多数正闪是一次闪击的闪电。 极性：根据从云到地之间下传电荷的符号，云地闪可为正极性的或负极性的。负的闪电更为常见，正的闪电是冬季的典型特征。 范围：（天电）探测设备的观测半径。局地性是指范围在几十公里，区域性是指半径为几百公里，大范围的仪器其观测半径可以从一千公里至几千公里。 天电（Sferic）：它是气象应用所认可的天电—atmospheric一词的缩写形式。 源：指天电最初发生的地方，一般即指闪电。 静天电（Static）：指大气中小规模的放电。建议不使用此词表述天电。 闪击或回闪击（Stroke or return stroke）：闪电通道内强电流的主脉冲。一个闪电包括一个或更多个闪击。 到达时间（Time-of-arrival, TOA）接收器：这是一种能够确定闪电到达时间的高准确度仪器（准确到微秒（μs）量级）。 24.1.2单位 除了极性与多重性以外，闪电的另一个重要特征是其强度。关于强度最为常用的定义是回击电流的峰值（通常指闪电的第一闪击），单位用安培（A）表示。闪电的典型强度量级为几十千安（kA）。雷暴的强度可以用以下几个术语来表示：在一个区域的闪电频次、平均多重性、平均强度、负闪与正闪的比例。当今技术的发展使得对雷暴各种特征进行有效描述和简易度量（如指标）成为可能。但迄今尚没有一种通用指标。 确定闪电探测/定位系统的性能需要一定参数。局地警报装置，如闪电计数器，涉及的参数有：探测半径或范围（一般为几十公里），在这个半径范围内观测到的闪电分数和错误警报分数。定位系统主要受制于定位误差（一般在几公里的量级）和不完善的探测效率（在给定地区观测到的闪电与实际发生闪电的比例，通常以百分数表示）。在估计闪电强度与多重性方面的误差通常处于次要地位。 24.1.3气象要求 根据天电数据特别是实测资料，对雷暴活动区的定位，为气象学家提供了有价值的辅助资料。对于广大的海洋或观测站稀少的其它地区，这种资料更为可贵。它也能提供气团的不稳定性以及锋面、飑线、热带风暴和龙卷的位置和移动的线索，并有助于对过去天气过程的研究。在Orville等（1987）和Holle,Lopez 和Watson(1990)中都提供了有关使用闪电定位资料的例子。 由于天电定位确定的雷暴是飞行的主要危险，所以航空气象服务也可以从天电资料中受益。这是因为雷暴中有剧烈的空气运动和闪电，有可能袭击并损坏飞机。提供给机组和航空调度人员的天气预报，会因为包含有必威体育精装版的天电资料而得到改善。通过了解正在发生的雷暴活动区，可以大大帮助选择一条无雷暴航线。相应的信息也可应用于发射航天飞行器上。 还有一些其它部门，也受闪电闪击的影响。例如，闪电闪击是地面上方的输电电缆之类的设施易受损坏的一个原因。当用炸药开矿时，闪击也是一个危险因素，闪击还会引起森林火灾等。天电观测，可用来提供对这些危险的警报。通过自动报警系统可以直接发布局地警报，而通过预报员的解释则可以发布区域范围的警报。另外，一些国家由气象部门和大气研究机构开展天电观测用于进行科学研究。 24.1.4观测方法 24.1.4.1测向仪（DF） 当今使用最广泛的天电观测系统是基于自动测向仪。这种仪器利用南北向和东西向的两个正交的环形天线，将到达的天电根据其水平磁分量进行分解。剩余的180度方向的模糊量通过水平盘状天线接收的垂直电分量进行分解。 一个宽带的测向仪，探测天电的频率可达IMHz可以作为局地独立的闪电警报系统。它最有效的应用是，作为由3个或多个测向仪组成的区域站网中的基本组成单元，通过找到各个方向的交点来对闪电进行定位。24.2节中论述了业务性定位系