雷電定位系統在雷電災害防御和監測預警中的應用探析

肖榮國

(信宜市氣象局，廣東 高州 525300)

在現代社會中，雖然經濟、技術不斷提高，但是雷電災害帶來的影響和損失卻沒有因此而降低，以往的相關部門，因技術限制，無法準確分析雷電定位數據，人們在雷電災害中，只能被動接受災害侵襲。隨著新時期經濟技術的發展，相關部門也在不斷更新、改進雷電定位系統，積極建設監測預警和處理雷電定位的相關信息系統。從一定程度上來說，雷電定位作為探測雷電的關鍵因素，監測預警信息系統地建立有利于更準確的對其進行定位。而在雷電監測預警和信息處理系統中，有效結合了雷電的信息數據，以及GPS技術，不僅能收集眾多類型的雷電信息數據，還能實時對雷電發生的變化情況進行監測，及時為人們提供預警信息等。

1.原理概述

1.1 雷電定位原理和閃電定位儀

目前國際上主要有磁方向探測和時差法兩類雷電定位系統，時差法系統的精度要遠高于磁方向探測系統的精度。隨著科技技術的發展，GPS技術的誕生再次升級了時差法系統的性能，使得在當前雷電定位中，時差法系統成為主要的應用系統；并且隨著該技術的不斷升級，逐漸延伸出了復合型定位方法，結合了定向定位與時差定位。閃電定位儀是目前雷電定位系統中，最先進實用的雷電活動研究手段，分析其原理，其主要是根據閃電特征，對其進行回擊放電，分析研究在回擊放電下產生的參數，并以此實施對雷電的預測定位。雷電定位系統的應用，不僅能有效降低雷擊造成的損害，還能在一定程度上提升尋找雷擊造成故障點的時間，確保能安全運作系統。一般在雷電定位系統中，可分為三種閃電定位方式，其一是定向法，這是基于磁方向所研制出來的閃電定位系統，這種定位系統的主要優勢就是能管控測角誤差，最低可管控在1°以內，在后來的技術發展中逐漸加入了其它功能，如鑒別技術與時差功能。其二是上文提過的時差法，主要優點是可明確閃電輻射位置，隨著技術的發展，人們又在該系統中增添了DSP數字波形處理技術。其三，是干涉法，其主要優勢是具有較高的精準定位程度以及探測成效，在實際應用時，不容易受地面傳導率所影響。

1.2 雷電定位監測系統原理

現代的雷電定位監測系統中，最常用的就是定位精度較高的多站法定位方式，該方式不僅能通過更多探測出的參量，彌補單雷電定位系統存在定位誤差大的問題，還能有效彌補雷電強度無法確定的問題。當前的多站式雷電定位監測系統主要依靠兩大類技術，一是通信網絡技術，二是中心處理數據技術。在接收雷電信號中，通常也分為兩種，分別是甚高頻和低頻，甚高頻的主要作用是對閃電位置進行精準定位。而在閃電定位系統中，一般構成部分有主站、副站（三個以上）、通信線路、位置分析等，這些組成部分結合在一起不僅能提高定位精確度，還能增加探測參量，但是這種定位系統的設備組成相對復雜，同時對通信網、中心數據處理技術等也有更高的要求。閃電定位系統中的主站作用通常是傳送雷電數據，其傳送需要的設備，一般是和副站共用電話網絡、局域網等。而副站的作用是測定閃電時間、方向，然后傳輸數據至位置分析器中，系統會通過接收的閃電方向與時間，利用時差定位等方法精準定位閃電位置。

2.探析雷電定位系統在雷電災害防御和監測預警中的應用

2.1 雷電預警預報工作應用

在現代雷電的預警預報工作中，已廣泛使用雷電定位系統，其不僅能及時發現空中雷電的發生及發展，還能實時監測雷電。通過雷電定位系統，不僅能對雷電發生的位置實現精準測量，還能對閃電過程軌跡精準測定，只需要借助閃電輻射時的VHF電磁場的力量就能實現。此外，通過雷電定位系統中的數據，相關防雷部門還能利用觀測到的雷電演變過程、移動方向等，提前準備防護措施，降低雷電帶來的災害損失。如，防雷部門可根據雷電發展趨勢，對其所在地區的易燃易爆場所進行提前預警，要求其作業場所停止作業，嚴格管控易燃易爆物品，及時進行轉移等。雷電定位系統涉及的功能是較為廣泛的，能對測雷活動實現全方位掌控，深入分析，甚至還能掌握臺風天氣等方面的數據。因此，基于雷電定位系統的優勢，我國相關部門應對其進一步優化與完善，確保雷電定位系統對雷電能進行更有效的監測，提高防御雷電災害能力，進而有效避免，或是降低雷電災害帶來的人員傷亡、經濟損失等。

2.2 防雷工程建設工作應用

一般在雷電發生區域，雷電定位系統能對該區域內的雷電相關指征參數進行準確統計，相關參數包括雷電發生密度、雷電發生強度以及其發生波形等，通過這些參數，在建設防雷工程時，能有效利用該參數對設計工作開展進行指導。如，可利用該數據參數，對雷電統計規律進行分析，指導防雷工程進行選址，避免其建設地點的雷電發生頻度大、雷電發生強度高，給人們帶來安全隱患。在其它建筑設施中，應用雷電定位系統，還能為建筑工程提供安全和質量保證。從另一方面來分析，在雷電活動規律及相關研究中，借助雷電定位系統也能提供有效的參考數據，幫助研究人員展開相關研究，進一步實現防雷安全管理工作。

2.3 雷電災害評估應用

當前相關部門可通過雷電定位系統，探測出更多有關雷電的數據信息，深入研究這部分數據，就能針對各行業的雷電防護建設指標體系，以此實現客觀科學評價防雷設計工程。同時，還可利用該系統的其它雷電數據探測資料，為調查鑒定雷電災害事故提供科學有效的實施方法。通過雷電定位系統監測到的雷電信息，還能提供有效方法幫助研究者研究其演變關系、破解雷電災害等，如果雷電發生時間、位置等和災害發生時間、地點吻合，就能充分判斷這是由雷擊造成的災害。如果災害現場超出了雷擊定位位置，則可根據雷擊產生的相關信息，來判斷該位置災害是否由雷擊導致。

2.4 人工影響天氣作業應用

除上述應用外，雷電定位系統還能應用于人工影響天氣作業中，如對某地區進行人工降雨時，可通過該定位系統進行監測、預警，確保飛機在閃電雷擊地區進行作業時，不會被雷擊擊落，為飛機行駛提供了較高的安全保障，同時保證能順利開展人工影響天氣作業。除此之外，在分辨冰雹與雷雨天氣的差異時，也可利用雷電定位系統的監測資料進行區分，由于閃電會在實施高炮防雹作業后，嚴重降低其頻數，因此在實際應用中，高炮防雹可通過雷電定位系統的應用來檢驗應用效果。

結語

基于以上分析，相關防雷部門在雷電災害防御以及監測預警中，應用最多的就是雷電定位系統，其作為目前最先進新型的技術設備，在防御雷電災害、監測預警雷電災害中發揮了關鍵作用。鑒于目前電子信息技術發展，電子通信設備應用越來越廣泛，雷電災害作為能對電子通信設備帶來極大影響的因素之一，實施有效防御具有重要的現實意義。雷電定位系統的應用，不僅能有效降低雷電對電子通信設備帶來的危害，還能有效減少雷電帶來的設備故障等問題。因此，有關部門必須充分認識到雷電定位系統能帶來的優勢，深入剖析其原理，不斷優化和完善該技術，以期雷電定位系統能更好地為人民服務，減少雷電災害帶來的人員傷亡、經濟損失等，穩定社會發展，提高社會經濟增長。