氣象站統計的閃電次數怎麼得到的?怎麼界定一次?
漠北,大氣科學/強風暴物理學
其實來說,閃電次數的統計並不是監測的雷電研究人員關注重點,而設立雷電觀測儀器的目的也主要是為了關注閃電發生的位置、強度、陡度(放電時間)等等一系列的參數。
而在以上參數都得到情況下,自然而然的就可以得到在一段時間內閃電發生的總次數以及每個閃電發生的時間。
而在講具體的監測方法前,需要知道閃電的簡單分類。
最簡單的閃電分類方法就是看它有沒有接地。如果閃電接地了就被稱之為地閃,如果沒有接地就被稱為雲閃。
一次地閃過程
而閃電監測,其實主要就是監測地閃。
我寫這篇回答時候的全國地閃實況,可以看見南方在副高西側控制下的閃電群,而北方則是由於新生蒙古氣旋下的倒槽影響激發出雷電群,來源於中國氣象局。右下角 CG 代表地閃總數,PCG 代表正地閃,NCG 代表負地閃。
中國的閃電定位網主要是由華雲 ADTD 閃電定位系統承擔的。
閃電定位儀,外面的是保護罩。來源:cnhyc.com 的頁面
而具體閃電定位方法通常採用的是射頻定位技術,而採用射頻定位技術的地面雷電觀測系統就被稱為地基射頻雷電定位系統,例如著名的北美閃電探測網(NALDN)就是一個地基射頻雷電定位系統。
而射頻定位技術中主要分為兩類:磁場定向法(磁向法,MDF)和脈衝時間到達法(時差法,TOA),無論是 NALDN 還是 ADTD 兩種方法全部採用了。下面分別介紹。
一、磁場定向法
最基礎的磁場定向法就是將兩個菱形線圈呈東西、南北向垂直放置。
示意圖(繪圖水平比較糟糕,意思到了就可以~)
當某處發生閃電時候,閃電相當於一根垂直導線,即可以激發水平磁場,而根據南北環接受到的信號,即可以解出閃電發生地的方向。
閃電發生的俯視圖
所以最少要兩個測站,就可以知道閃電發生的位置,這與地震監測有著十分相像的地方。
二、脈衝時間到達法
我們知道,可以認為電磁波以光速 c 的速度傳播。
而高中就有這樣的數學題目,從 A 點發出的信號經過時間 到達 B 點,而經過時間 到達 C 點,A 點發出的信號到達 BC 點的時間差即為 。 則 A 點可能的軌跡就是以 B、C 為焦點的雙曲函數。貌似叫雙曲定位法?
所以,這種方法至少需要 3 個測站,即可以定位出閃電發生的位置。
三、成網
就像是監測地震,監測地閃為了將誤差最小化,成網的觀測是最好的選擇。
例如中國就建成了一個較為密集的雷電監測網。
截至 2011 年,全國地閃監測站分布圖 [1]
最後再次說明內容:
1、閃電監測中主要監測地閃
2、主要監測的是地閃的位置
3、得到位置之後就可以統計出一段時間內地閃發生的總次數
[1] 王飛. 中國大陸地區地閃活動特徵 — 基於 2008~2010 年全國地閃定位網監測數據的分析[A]. 第 28 屆中國氣象學會年會——S13 雷電物理、監測預警和防護[C]. 2011
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