4雷暴階段以及用于預(yù)警的可探測現(xiàn)象

　　4.1 一般規(guī)定

　　根據(jù)可探測到的現(xiàn)象(參見附錄A),雷暴的生命周期包括四個不同階段:

　　a)初始階段;

　　b)成長階段;

　　c)成熟階段;

　　d)消散階段。

　　4.2階段 1一初始階段(積云期)

　　在本階段，云通過其內(nèi)部電荷的分離起電。電荷分布在云內(nèi)不同區(qū)域,并產(chǎn)生-個在地面上可測量的靜電場。通常該靜電場被認(rèn)為是一次雷暴發(fā)生前第一個可探測的現(xiàn)象。

　　注:靜電場可產(chǎn)生潛在的危險，比如在沒有雷電活動的情況下依舊可發(fā)生靜電放電。

　　4.3階段2-一- 成長階段

　　本階段,有時也稱為發(fā)展階段,特征是發(fā)生首次云閃(IC)或地閃(CG)。在云內(nèi)電荷區(qū)域發(fā)展到- -

　　定程度后,出現(xiàn)首次云閃。然而在某些情況下,首次云閃與首次地閃之間并無明顯時間延遲。

　　注:云閃通常代表了由雷暴產(chǎn)生的全部雷電活動中的大多數(shù)。觀測到不同雷暴過程IC/CG比例的變化較大.

　　4.4階段3- - -成熟階段

　　本階段的特征是地閃和云閃均有發(fā)生。

　　4.5階段4一-消散階段

　　本階段的特征是云閃和地閃發(fā)生率均開始衰減，且大氣靜電場降低至晴天時的水平。

　　5雷暴探測儀分類及其性能

　　由于便攜式設(shè)備的傳感器未固定,對其的校準(zhǔn)和測試可能不足以提供有效的預(yù)警.故便攜式設(shè)備不在本標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。

　　雷暴探測儀應(yīng)根據(jù)其可探測的雷暴階段進行分類,雷暴的階段由該階段可探測到的雷暴現(xiàn)象確定。盡管如此，一個雷暴探測儀可以探測一種或幾種雷暴現(xiàn)象。

　　一般有幾種途徑可以評判雷暴探測儀探測雷暴,尤其是雷擊的方法。一種是查看探測儀能夠探測的雷暴階段;另一種是比較雷擊電磁輻射的頻段和傳感器可探測的電磁頻段;第三種是查看傳感器探測雷擊并計算其位置的技術(shù)。

　　雷暴或雷擊探測儀分類如下:

　　——A類:探測雷暴階段1到階段4的整個生命周期;

　　——B 類:探測雷暴階段2到階段4的云閃及地閃;

　　——C類:僅探測雷暴階段3到階段4的地閃;

　　——D類:探測雷暴階段3的地閃以及其他電磁源,其探測效率非常低。

　　附錄B給出了這幾種類型的詳細(xì)解釋。分類方法與系統(tǒng)的效率無關(guān)。

　　雷電探測中使用的頻率范圍如下:

　　——DC:靜電場和準(zhǔn)靜電場;

　　——VLF:甚低頻(3 kHz~30 kHz);

　　——LF:低頻(30 kHz~300 kHz);

　　——VHF :甚高頻(30 MHz~ 300 MHz)。

　　所有這些現(xiàn)象均通過不同的傳感器和定位技術(shù)進行測量,這些傳感器和定位技術(shù)區(qū)分如下:

　　——MDF:磁定向法;

　　——TOA:到達(dá)時間法;

　　——RFI:射頻干涉法; .

　　——FSM:大氣電場儀;

　　——RF:射頻法。

　　上述技術(shù)清單并不完全。

　　這些探測技術(shù)的詳細(xì)描述參見B.2。

　　雷暴探測儀應(yīng)進行型式試驗,方法參見附錄F.

　　表1給出了探測儀的工作頻率范圍與其對應(yīng)的雷暴階段.工作分類和典型探測距離之間的聯(lián)系.

　　雷暴預(yù)警系統(tǒng)(TWS)也可以按照探測距離進行分類,探測距離通常從幾千米到500 km甚至更遠(yuǎn)。附錄B給出了更多信息,以便選擇基于特定目的探測儀。

　　6警報方法

　　6.1一般規(guī)定.

　　為了提醒用戶,并方便其采取一切可 能的預(yù)防措施,雷暴預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)為可能受到雷電相關(guān)事件(LRE)威脅的目標(biāo)區(qū)域提供警報。這類雷電相關(guān)事件可由第9章提供的危險情況描述進行識別。一個警報的產(chǎn)生來自對雷電活動的監(jiān)測,可以是云閃或/和地閃,也可以是其他參數(shù),如監(jiān)測區(qū)域(MA)內(nèi)的靜電場,通常還需要結(jié)合其他氣象觀測,例如氣象雷達(dá)。對于能提供地圖信息的探測系統(tǒng)(雷電探測網(wǎng)絡(luò).雷達(dá)等),可以通過追蹤具有潛在危險的雷暴云單體來提高雷暴預(yù)警系統(tǒng)的性能。有關(guān)雷暴預(yù)警系統(tǒng)的信息參見附錄B.

　　設(shè)置一個警報包括三個步驟:

　　——劃定區(qū)域;

　　——警報觸發(fā)判據(jù);

　　——發(fā)送警報信息。

　　以上三個步驟宜進行記錄。本章給出了設(shè)定警報的準(zhǔn)則,附錄E列出了一些例子。

　　6.2區(qū)域

　　6.2.1目 標(biāo)區(qū)域(TA)

　　對區(qū)域的精確描述宜包含需要預(yù)警的物理延伸區(qū)域。目標(biāo)區(qū)城可限制在一個單一的點，例如有工人作業(yè)的塔.規(guī)模有限的工廠等，見圖1 a);也可擴展到較大的區(qū)域，例如大型建筑、風(fēng)電場.高爾夫球場等,見圖1b)。但安全起見,宜使用較大區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域。在許多情況下,將雷電相關(guān)事件限定到地閃會使問題簡單化,因此需調(diào)整目標(biāo)區(qū)城的大小和形狀以考慮到所有可能的誘導(dǎo)效應(yīng)。例如，一個對線路過電壓敏感的系統(tǒng),其目標(biāo)區(qū)域應(yīng)包括該系統(tǒng)場地、電源線以及附近區(qū)城[見圖1c)],故該目標(biāo)區(qū)域發(fā)生的每一次地閃將被視為-一個可引起過電壓的雷電相關(guān)事件。因此,目標(biāo)區(qū)域還取決于雷電相關(guān)事件的類型及其可能產(chǎn)生的影響(見第9章)。

　　為確定雷暴預(yù)警系統(tǒng)警報的效率,評估時宜引入包含目標(biāo)區(qū)域的周邊區(qū)城,如圖2所示。當(dāng)周邊區(qū)域發(fā)生雷電相關(guān)事件,即使目標(biāo)區(qū)城未發(fā)生雷電相關(guān)事件,此時對目標(biāo)區(qū)域發(fā)出的雷電預(yù)警不宜統(tǒng)計為虛報(FA)。當(dāng)周邊區(qū)域沒有發(fā)生雷電相關(guān)事件收到預(yù)警,宜視為-次虛報。此外,周邊區(qū)域的引入兼顧了定位精度的局限性。

　　6.2.3監(jiān)測區(qū)域(MA)

　　監(jiān)測區(qū)域的大小及形狀宜根據(jù)雷暴預(yù)警系統(tǒng)的類型(參見附錄B)、性能(參見附錄B,例如探測效率和定位精度)、目標(biāo)區(qū)域的形狀、預(yù)警系統(tǒng)目的及性能進行調(diào)整。

　　6.2.4覆蓋區(qū)域(CA)

　　一旦確定了監(jiān)測區(qū)城,探測系統(tǒng)宜劃定一個包含監(jiān)測區(qū)域的覆蓋區(qū)城(CA)。當(dāng)覆蓋區(qū)域未能完全包含監(jiān)測區(qū)域而無法對目標(biāo)區(qū)城進行可靠預(yù)警時,將幾個基本探測系統(tǒng)并列使用是非常必要的。這需要知道探測系統(tǒng)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的探測效率(DE)和/或定位精度(LA),并兼顧這些因素對預(yù)警性能的影響(見圖2)。

　　通常,對于探測網(wǎng)絡(luò)來說,監(jiān)測區(qū)城等于覆蓋區(qū)城。

　　一般情況下,監(jiān)測區(qū)城內(nèi)探測到雷暴預(yù)警系統(tǒng)提供的監(jiān)測信息則會觸發(fā)警報。警報觸發(fā)判據(jù)宜依據(jù)雷暴預(yù)警系統(tǒng)自身的特性及其在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的性能確定,例如一個或多個地閃，一個或多個云閃,一定的靜電場強度,靜電場極性,以及這些條件的組合。

　　一次雷電警報示例如圖3所示。

　　提前時間(LT)指目標(biāo)區(qū)域可能發(fā)生首次雷電相關(guān)事件前采取預(yù)防措施的時間。

　　為避免頻繁切換預(yù)警等級,即使警報判據(jù)不再滿足時，雷暴預(yù)警系統(tǒng)仍應(yīng)保留一段時間，即駐留時間(DT)。如駐留時間設(shè)置的值太大，則警報持續(xù)時間(TTC)將明顯變大,這使響應(yīng)該警報的成本更高(取決于應(yīng)用程序)。值得注意的是,除通過探測監(jiān)測區(qū)城內(nèi)雷電的發(fā)生外.某些可通過其他手段精確監(jiān)測警報結(jié)束的系統(tǒng)(例如A類大氣電場儀系統(tǒng)),可能不使用駐留時間來解除警報，而是在此警報結(jié)束條件發(fā)生時解除警報。

　　總警報持續(xù)時間等于警報觸發(fā)到駐留時間結(jié)束時的時間間隔。

　　6.4預(yù)警信息的發(fā)送

　　宜建立一套定義明確的警報信息發(fā)布程序和協(xié)議，以確保終端用戶正確接收警報信息。

　　應(yīng)監(jiān)測雷暴探測儀和通信鏈路的工作情況,并將所有可能影響警報可用性和質(zhì)量的故障通知給終端用戶。