大气电场

摘要： 大气电场仪已在综合气象观测系统中初步组网应用,主要功能为测量电场值、温度、电压,控制电机转速,识别输入的命令与参数。文章通过介绍大气电场仪的工作原理,详细说明系统的组成结构与设计特点,深入讲解系统源码,举例常见故障与处理方法,为大气电场观测提供了有力的技术支撑。

摘要： 雷电监测预警服务是雷电灾害防御工作的重要环节。采用“阈值+过限计数”的预警算法,结合ADTD定位数据和SWAN拼图产品,分析了大气电场仪在一次典型雷暴天气过程中的预警效果。根据目标区域的大小,大气电场仪发出预警提前时间分别为10 min和50 min,但橙色和红色预警信号均出现滞后。针对探头解除预警过早的问题,可设置预警驻留时间,综合采用“服务端算法”+“探头算法”相结合的方法予以进一步优化。

摘要： 针对我国气象工作对防雷预警方面的不足,对防雷预警系统进行了研究。应用ADTD雷击探测仪和雷电采集电路,实时监测设备所在范围内的大气电场状况,雷电发生前根据大气中电荷积聚状态及时做出预警,雷电发生时又可以及时记录雷击的时间、位置、强度和极性,为以后研究提供数据支持。通过实验发现,该研究的防雷预警系统对雷电发生的预警能力更强,反应较为迅速,预测准确率较高,监测精度更高。

摘要： 利用大气电场仪、广州双偏振多普勒雷达和粤港澳闪电定位系统等资料,综合分析了2020年9月23日广州一次雷暴天气过程的发展演变和大气电场变化特征。结果表明,大气电场变化曲线和时频谱特征可以反映雷暴的生成、发展和消亡(或远离测站)的过程,电场变化率、频域能量及雷达回波大值区与地闪爆发时段有很好的对应关系。电场变化率和频域能量显著增强时,说明雷暴云靠近测站或将有闪电发生。大气电场变化缓慢,电场变化率和频域能量明显下降时,说明雷暴云在消亡或远离测站。综合利用大气电场、雷达以及闪电定位资料等多源数据,分析雷暴天气发生前后的变化特征,可以更好地了解闪电的发生发展过程,提高雷电预警准确率和提前量。

摘要： 该文结合深度学习算法和光流法,融合大气电场数据、闪电定位数据和雷达数据,设计出一种基于三源数据融合的雷电预警算法。算法选用天津滨海新区气象局2年的数据进行模型训练和预警效果检验。分析算法时效30 min的雷电预警效果,该算法的命中率为80.15%、漏报率为19.85%、虚报率为23.77%、临界成功指数为0.6412。对比分析表明,该算法的预警效果比主流雷电预警方法有所提高,对天津滨海新区雷电的预警具有参考价值。

摘要： 晴天大气电场是研究全球大气电路和气候变化的重要参数.利用高海拔宇宙线观测站(LHAASO)的大气电场数据(2019年11月至2020年10月),研究高山区域晴天大气电场的日变化规律.结果表明,晴天大气电场的日周期变化具有双峰双谷的特征,峰值分别出现在北京时间12:00和18:00,谷值分别出现在7:00和13:00;峰谷出现的早晚因季节不同略有差异,同时,夏季的双峰双谷结构更明显、电场强度相对较大.对大气电场变化与气象参量(温度、风速、湿度)的相关性也进行了分析,发现晴天大气电场与温度的相关性最强,与湿度的相关性较弱.

摘要： 大气电场反映了地球近地表大气对气象活动、太阳活动与地质活动的综合响应。实现大气电场与气象参数及地磁活动指数等参数的综合测量,对雷电活动、地质灾害和磁暴活动等的研究具有重要意义。设计开发了一种大气电场综合观测设备,能够同时测量包含温度、相对湿度、风速和大气电场等多个参数,在大气电场探测原理的基础上给出了大气电场综合观测设备的详细设计和电场标定过程。通过对该设备在北京市十三陵台站实测数据的分析,与中国科学院国家空间科学中心FAMEMS-DF02电场仪以及中国气象网发布的气象数据进行对比,结果表明各气象参数99%的时刻对应误差不超过±10%,平均误差不超过±3%,而电场数据的平均误差为±0.166 kV·m^(–1)。

摘要： 根据雷暴云过程中大气电场特征,对内蒙古呼和浩特地区2018年7、8月大气电场预警系统运行数据进行处理,并基于TS评分标准对大气电场预警系统进行检验。同时,挑选预警事件中的典型雷暴天气个例,使用三维雷暴云动力-电耦合数值模式进行数值模拟,得到其动力、微物理及电荷结构时间、空间演变过程,从而反推地面电场,从而对大气电场预警指标进行优化。结果表明,内蒙古地区大气电场预警系统在不同站点具有较好的预警效果,大气电场预警系统发出预警的最小阈值2.0 kV/m仍可下调至1.5 kV/m。

摘要： 为实现更准确的雷电监测预警,基于贵州省冰雹防控外场试验基地威宁核心区安装的大气电场仪进行不同天气形势下的大气电场特征研究,并结合雷达进行数据对比分析。结果发现:雷电、冰雹等强对流天气大气电场曲线会出现明显的抖动,稳定性天气大气电场变化趋于平缓;大气电场仪探测较为敏感,受探测距离限制严重,通过雷达回波对比,靠近大气电场仪探测中心的数据更为有效,且电场数据受自身及周边环境影响较大。

摘要： 本文利用2016~2017年6~8月南京各站大气电场仪资料,并结合雷达以及闪电定位资料得出南京市夏季雷暴过程大气电场变化特征,并在此基础上确定了南京本地大气电场仪预警时刻各项预警参数值以期尝试研究大气电场资料在雷电预报预警中的应用前景。根据首次地闪的发生时刻对南京各站雷暴过程进行细划研究,分析得出各个预警阶段大气电场变化与各预警范围内发生的闪电之间的关系。进而发现南京本站以及高淳站大气电场仪预警准确率总体上在10~15 km范围效果较好,其余各站基本上预警准确率随着预警半径范围的缩小,预警准确率也是增加的;南京各测站临界成功指数在10~15 km范围内的探测效率较好。

摘要： 针对大气电场下金属尖端电晕放电阀值的问题,通过理论分析与试验相结合的方法,测量了电晕放电阈值电压并利用ANSOFT Maxwell有限元软件对阈值电场的计算,研究了不同金属、高度、环境以及有无尖端时金属尖端电晕放电电压阈值和电场阈值的变化规律,得出以下结论:大气电场下,电导率不同的铁、铝、铜,电晕放电电压阀值和电场阈值大小与电导率关系不大;同温同湿,同高度金属棒的电晕放电电压阈值与电场阈值大小与尖端高度是负相关的;同温同湿,金属棒高度与电晕放电电压阀值和电场阈值是负相关的;湿度与温度的增大都会造成电晕放电电压阈值与电场阈值的降低,但温度的影响比湿度更大.

摘要： 通过仁化县南岭雷电生态中心的大气电场仪设备,以及大气电场监测软件V1.0,把握雷电的发生规律及移动趋势,记录电场强度值,自动统计雷电预警事件,实时显示大气电场仪值与预警信息,通过其自动统计及分析历史数据资料.设置验证雷电预警阈值,提示雷击风险;雷电一级(黄色);雷电二级(橙色);雷电三级(红色).

摘要： 利用大气电场、闪电、雷达降雨等资料,分析浙西南12次冰雹过程,发现雷暴、电场高幅值、雷达强回波和降水可以作为冰雹预报的重要参考条件.冰雹过程大部分发生在雷暴密集发生时段的初期,雷达回波强度可达40-55dBZ,大气电场幅值可达0.76-5.61kV/m.将大气电场差分处理后发现,冰雹时段的差分电场幅值范围达到±1kV/m,电场极性保持一致,未发生正负极之间的快速跳变,区别与雷暴和降雨天气.选取rbio2.2基函数进行小波分析,冰雹时段的电场较其他时段有了明显的提升,小波电场值范围为2.5-5kV/m,并呈现出显著的V形或倒V形结构,能有效的分辨冰雹过程.通过研究冰雹天气的特征,将多源探测数据处理分析,重点将电场资料进行差分和小波变换分析.以上方法可以有效辨别冰雹过程,为冰雹天气的监测和预报判定起指导作用,在业务实践中有较高的应用价值.

摘要： 大气电场对各种气象要素的变化有着敏锐的反应,对一个地区大气电场特征的研究,有助于分析各种相关的天气过程,对该地区气候特征的研究也有重要意义.对太原地区3次沙尘天气下2个气象站内大气电场与大气颗粒物以及风速、湿度等气象要素相关性进行分析.结果表明,沙尘与晴天天气的大气电场有较大的差别,当沙尘到来后,大气电场值迅速下降,并且始终保持为较大的负值;沙尘天气下大气电场、PM10、PM2.5都发生剧烈的变化,PM1.0变化相对较小,其中沙尘天气下大气电场的绝对值、PM10、PM2.5分别比晴天天气下的值高3.94～5.74、2.07～5.89、1.28～5.91倍,沙尘天气下的PM1.0比晴天降低0.25～0.75倍.不同粒径颗粒物的起电机理以及颗粒物来源不同导致颗粒物与大气电场的相关性不同,其中PM10、PM2.5呈较高的正相关,PM1.0呈负相关,且相关性较低.由于郊区站与城市站的下垫面不同,较大的风速将郊区站地表较大粗粒子吹起,使得郊区站沙尘大气电场在一些时段内会出现正值.

摘要： 利用晴天近地面大气电场、PM10、SO2、NO2、CO、NO、NOX、温度、相对湿度和气压的同步观测资料,对台湾海峡西岸晴天近地面大气电场特征及其与典型大陆复杂型大气电场的差异性原因进行了研究,并分析了大气电场与各影响因子之间的关系.结果表明:台湾海峡西岸晴天大气电场日变化呈双峰双谷,峰值分别出现在04时和10时,谷值分别出现在14时和19时,台湾海峡西岸大气电场相比其它区域的差异性特征与海陆风关系较为密切.PM10、SO2、NO2、CO、NO、NOX、相对湿度和气压与大气电场呈现正相关性,O3和温度与大气电场呈负相关.

摘要： 对某一地区大气电场的研究有助于了解该地区大气电场特征,对分析该地区各种天气过程的特征提供很大帮助.本文利用成都地区2009年8月-2011年9月地面大气电场资料,分析结果表明:成都地区晴天大气电场日变化基本上呈现出双峰双谷型,这与一直以来的大陆复杂性晴天大气电场特征一致，峰值出现在06:00和14:00,谷值出现在03:00和22:00；大气电场与观测点附近的气溶胶浓度成正相关；绝对湿度与大气电场也表现出相关性.

摘要： 利用哈尔滨地区布设的大气电场仪2013-2015年春季、夏季和秋季的监测资料,分析了本地区大气电场各季节日变化、晴天和雷暴天气下的变化特征,分析结果表明:哈尔滨地区全年大气电场具有"双峰双谷"的日变化特征,峰值出现在07～09时和20～22时,谷值出现在04～06时和15～17时,全年大气电场的平均值为0.51kV/m;全年晴天大气电场的日变化规律同年平均变化趋势一致,但其电场值要比全年日平均值大30％左右;雷电的发生与电场仅的快变抖动之间存在着很好的对应关系.根据大气电场的变化特征和所对应的雷暴过程确立了新的三级雷电警报阈值分别为294kV/m、588kV/m、9.25kV/m,并对警报阈值进行可靠性检验,即将改进的三级警报阈值的准确率和电场仪原有的警报阈值的准确率进行比较分析;分析结果指出,夏季三级警报阈值的准确率分别为78.6％、75.4％和90.5％,各级警报阈值的准确率均有大幅度提高,研究警报新阈值对提高本地雷电预警的准确率有重要意义.最后,结合闪电定位资料和电场监测分析了2014年5月18日一次雷云经过本市的放电过程,为更好地将大气电场资料应用在雷电临近预警作了很好的尝试.

摘要： 当发生雷暴天气时,地面大气电场仪所测范围内的大气电场强度会出现不规则的波动,结合吉林省闪电定位数据和大气电场仪资料对吉林省2014年7月16日一次强对流活动引发的雷暴天气过程进行探讨,结果表明:(1)该日雷电主要发生在松原、长春地区,其次为四平地区,其它地区雷电发生次数较少.(2)当电场扰动达到一定阈值时会随着时间推移而达到雷暴出现的强度,电场的快变抖动是云层频繁放电现象的表现,这样当观测到波型曲线扰动达到阈值时就可以判断将会有雷暴发生.(3)结合闪电发生频数,可将大气电场的演变可分为3个阶段,各个阶段显示出不同的电场特征.(4)大气电场探测数据所体现的电场值的变化与闪电定位系统所统计的闪电定位数据具有一致性,二者数据能清晰地反映带电云从电荷积累、放电至结束的整个过程,结合大气电场仪和闪电定位资料对雷电预警具有重要意义.

摘要： 本文设计了基于GMap.net的雷电监测预警系统,它以大气电场测量为基础,利用地面电场仪组网,实现自动、连续、实时监测强雷电活动中地面产生的电场强度变化,存储大气电场数据,回放历史数据,同时采用时序差分法设置三级电场阈值,使得预警更加准确,提高准确率,减少虚警率.通过对2011年5月11日南京六合地区的雷暴作为个例进行分析演示,在测站范围内,当电场的快变抖动出现并且电场值达到一定阈值时,电场值会随着时间增加而达到事先设定的闪电出现的强度,很少会有电场快变而没有产生闪电的情况出现,预警效果相对理想.

摘要： 对比分析闪电定位、多普勒雷达以及地面大气电场资料发现,9.14重大雷灾事故的致灾过程中,雷灾事发地的地闪活动和雷达回波之间,以及地闪活动和地面大气电场之间存在如下关系:(1)当回波顶高从 8km达到13km以及垂直积分液态含水量值由33kg/m2跃升至48kg/m3时,发生初闪.(2)回波顶高的变化与地闪次数的变化呈正相关:回波强度在达到53dBZ以上后,与地闪次数的变化无明显对应关系;除峰值到达时间不一致外,垂直积分液态含水量与地闪次数变化趋势基本相同.(3)地闪次数变化与地面大气电场场强值波动频率基本一致.(4)同一时间不同地面大气电场仪的地面大气电场场强值波动幅度大小可以表征该时刻发生的地闪与这些地面大气电场仪之间的距离远近.

摘要： 本发明涉及风电场等效建模和风电场微观选址技术领域，具体提供一种考虑大气稳定度的充分发展风电场等效粗糙度计算方法，旨在解决现有方法对风电场等效粗糙度的计算不够完善的问题。为此目的，本发明的方法包括：获取风电机组的参数；获取大气稳定度与风电场相互作用对等效粗糙度的影响因子；获取风电场的无量纲尾流附加涡粘系数；根据所述风电机组的参数、所述影响因子和所述风电场的无量纲尾流附加涡粘系数，计算风电场的等效粗糙度。本发明的方法不仅考虑了大气稳定度的影响，而且考虑了风电场对大气稳定度的反作用，因此可以快速、简单、准确地计算出风电场边界层在不同情况下的等效粗糙度，为大型风电场的优化设计提供支持。

摘要： 本发明公开了一种基于三维大气电场测量的雷暴云点电荷定位海拔校正方法，包括以下步骤：首先建立雷暴云点电荷定位海拔校正模型，定义校正参数；然后利用三维大气电场仪，测得三维大气电场分量；最后推导出海拔校正后的点电荷坐标计算公式。基于间接测量误差理论，研究大气电场仪所在位置的海拔高度对雷暴云点电荷定位性能的影响，对校正前后的定位误差进行比较分析。本发明在雷暴监测领域可以显著降低了在单个大气电场仪下获取雷暴云方位数据的误差，通过数据证明，相比于校正前，该方法在实际应用中具有更好的性能，减少了海拔对雷暴云点电荷定位性能的负面影响，为雷暴云预报预警研究提供了一种新的误差补偿手段。

摘要： 本发明公开了一种基于大气电场仪阵列群的雷暴云点电荷定位数据互补方法，具体步骤包括：首先，建立了大气电场仪电场分量测量模型，定义了雷暴云点电荷的方位参数。根据镜像法原理，利用电位分布公式，得到了雷暴云点电荷坐标。定位参数除水平偏角和仰角外，还包括电场仪到雷暴云的距离。以主电场仪为基准，建立了大气电场仪阵列群，提出了一种基于大气电场仪阵列群的雷暴云点电荷定位数据互补方法，对各电场仪测得数据进行互补处理，重新得到雷暴云点电荷位置，有效解决了数据丢失或畸变会对雷暴云点电荷定位的准确性和稳定性产生不利影响的问题。结果表明，该方法能准确反映雷暴云点电荷所在方位，具有较好的定位效果。

摘要： 本发明提供一种悬挂式电场仪及一种大气电场检测方法，其中，悬挂式电场仪包括：驱动装置，包括电机，电机具有横向设置的动力输出端；转轴，与动力输出端驱动连接；差分传感组件，包括第一传感器及第二传感器，第一传感器内设电场信号采集系统，电场信号采集系统用于采集大气电场的标量数据；以及控制器，设置于转轴远离驱动装置的一端，控制器包括矢量检测系统、数据传输模块及第二微处理器，矢量检测系统用于检测大气电场的第一子矢量数据及第二子矢量数据，第二微处理器用于将标量数据、第一子矢量数据及第二子矢量数据合成为大气电场三维矢量数据。上述悬挂式电场仪，当其悬挂在探空气球下方作业时，可采集大气的三维矢量电场数据。

摘要： 本发明公开一种雷暴大气电场变化规律的预测方法，包括如下步骤：构建有向无环图网络：利用函数式API构建双路有向无环图深度学习网络，并行的两条支路均由1维卷积神经网络结构和长短时记忆神经网络结构顺序连接而成；训练有向无环图网络：将大气电场特性数据划分为覆盖时段相同的若干个数据样本，输入网络进行训练；预测大气电场变化规律：获取新的大气电场数据样本，输入训练好的网络，输出为未来时刻的大气电场；绘制循环预测的输出即可得到电场变化曲线及规律。

摘要： 本发明提供一种场磨式大气电场仪及系统，涉及气象观测技术领域。该电场仪包括电场感应探头和处理单元；处理单元包括A/D转换单元、中央处理器、GPS时钟以及存储器；电场感应探头与A/D转换单元连接，用于将感应大气电场变化产生电压信号传输给A/D转换单元；A/D转换单元与中央处理器连接，用于将获取的电压信号进行模数转换形成数字信号后发送给中央处理器；GPS时钟与中央处理器连接，用于向中央处理器提供时标信息；中央处理器与存储器连接，用于将接收的数字信号和时标信息进行处理后形成大气数据，并将大气数据发送给存储器进行存储。其能够精确测量大气电场，并实现有效的大气预警。

摘要： 一种用于大气电场仪的探头以及大气电场仪，该探头包括：电场感应器，其用于根据自身周围电场产生相应的电场感应信号；感应器控制电路，其与电场感应器连接，用于控制电场感应器的转速；信号处理电路，其与电场感应器连接，用于对电场感应信号进行处理并得到对应的数字电场信号；数据处理电路，其与信号处理电路连接，用于根据数字电场信号确定出电场值数据。大气电场仪能够通过探头准确、有效地检测出探头周围地区电场的情况，并利用所得到的电场情况真实反映出周围地区雷暴活动状况，从而为预测暴风雨等天气变化提供了依据。

摘要： 本实用新型涉及一种用于模拟大气电场的电场发生装置，包括旋翼无人机、电场发生装置以及金属圆盘，电场发生器安装在旋翼无人机底部，电场发生装置的底部连接金属圆盘；电场发生装置内部包括顺次连接的信号控制电路、升压电路以及倍压电路，信号输入后经由信号控制电路处理后输送至升压电路，升压电路将放大后的信号输入至倍压电路，倍压电路将信号进行整流和增压，输送至金属圆盘，产生变化的电场；本实用新型能够实现较大空间内的大气电场模拟，对实际大气电场测量的环境适应性更强，更符合实际大气电场的运动变化状况。

摘要： 本实用新型公开了一种基于无人机的四维大气电场仪，包括无人机及空中电场仪，所述无人机底部设置有一与空中电场仪可拆卸连接的连接件，所述连接件包括连接轴及套设在连接轴下端的紧固套；所述连接轴内设置有一连接槽，所述连接槽的侧壁上开设有至少2个连通连接槽的安装槽，所述安装槽内设置有定位块，所述定位块与安装槽底部之间设置有复位弹簧，所述空中电场仪上设置有连接杆，所述连接杆外侧设置有与定位块相适配的定位槽。本实用新型提供的基于无人机的四维大气电场仪能有提升空中电场仪的安装速度，从而减少雷暴云预警所需的前期准备时间，使得雷暴云预警更为及时。

摘要： 本实用新型提供的一种大气电场检测探头固定装置。所述大气电场检测探头固定装置包括支撑杆及至少一安装螺丝。所述支撑杆一端设有套筒。所述套筒套设于大气电场检测探头的连接部。所述至少一安装螺丝穿过所述套筒侧壁抵接所述连接部，从而将所述大气电场检测探头固定在所述套筒内部。本实用新型提供的一种大气电场检测探头固定装置，通过安装螺丝穿过支撑杆的套筒侧壁，与大气电场检测探头的连接部相抵接，从而将大气电场检测探头顶紧并固定在支撑杆套筒内部，便于大气电场检测探头的拆装和检修。