【引雷火箭】广东试验雷电观测预警 发射小火箭引雷到地面(图)_包头新闻网

【引雷火箭】广东试验雷电观测预警 发射小火箭引雷到地面(图)

责任编辑:     发布时间:2017-05-20     访问数量:59
数据图表:杨佳数据图表:杨佳
夏末秋初的9月,雷电仍不时袭击广东。

乌云密布的天空中,一道耀眼的闪电突然如利刃般径直劈向地面的引流杆子,远处一个小房子内,高速摄像机以每秒5万帧的速度将闪电下落的通道准确纪录,各种观测仪器将闪电数据迅速捕获。

提起雷电,人们往往避之不及,但广东在防雷研究过程中,却有一群专门“抓雷”的人。为了进一步研究雷电规律,提高防雷减灾能力,气象部门在广州从化建立了全国首个固定的野外雷电试验基地,进行“人工引雷”试验。

由于自然条件复杂,广东不但是雷暴高发区,也是全国雷灾事故总数最多的省份。广东省防雷中心的监测结果显示,2014年全省共发生云对地闪电5683714次,2015年上半年,这一数字是2441213次。虽然近年因为防灾减灾能力的提升,我省雷电灾害呈下降趋势,但2014年全省因雷击造成的灾害实例仍有640宗,其中雷击引发火灾爆炸事故2宗,人身伤亡事故21宗,死亡22人,直接经济损失约2420.67万元。今年8月,广州海珠湖公园发生1死3伤的雷击事件,经媒体报道后引起社会广泛关注。

本月初,省气象局与中国气象科学研究院签署合作协议,共建广州野外雷电试验基地,目标是建设国际一流大气电学综合试验基地。气象部门希望,一方面进一步提升雷电监测、预警能力,另一方面加大科普宣传力度,减少雷电灾害的发生。

南方日报记者 胡新科 谢庆裕 实习生 林嘉鸿 通讯员 董永春

现场

10年来人工引雷近百次

“今年我们成功引雷22次,是基地成立以来成功率最高的一年。”近日,广州市野外雷电试验基地现场负责人颜旭有些自豪地告诉笔者。

基地的引雷试验场是在从化光联村郊外一片开阔的油菜花地,上面矗立着闪着金属亮光的引雷火箭发射装置、高耸细长的移动基站、风力和光伏发电机组。

“引雷下来,是为了更好地研究它”,颜旭称,他们主要是通过发射火箭的方式,把雷电通过导线引至地面实验设备,通过整套电磁场观测设备,进而获取雷电综合试验数据。

“当雷电当顶且地面电场强度达到每米近十千伏时,拖带细金属丝的小火箭腾空发射,飞行速度约100到200米/秒,最大飞行高度约700米。并以金属丝下端是否接地来分别模拟地面触发闪电和空中触发闪电的过程。”

事实上,地面的这些机组并非真的靠它们发电,而是相当于“靶机”的作用,用来把雷电引击到上面,同时检测机组的线路和防护措施能够承受多大的电流。

在更远处,试验基地还在室内设置了多台仪器以声、光、电、磁综合同步观测雷电的过程。高速摄像机以每秒5万帧的速度将闪电下落的通道记录,电场仪、磁场仪则精确到0.4微秒来监测闪电对电、磁场带来的变化,宽带干涉仪则把闪电在云中的发展形状准确勾勒出来,这样,因为持续时间极短(一般几十微秒)下落通道多变而难以监测的雷电过程,就通过人工引雷和综合观测全程记录下来。

“目前基地设置了六个火箭发射架,通过雷达、电场仪等观测到雷暴运动频繁时,便提前进入工作场所,待确定雷暴位置后,在安全操作间,按下火箭发射按钮,光信号通过光线传到发射架,进而启动火箭发射,把雷电引到特定区域。”颜旭表示。

他告诉笔者,每年夏季基地约有20名试验人员,整个基地占地面积2万余平方米。从2006年基地成立到现在,成功引雷94次。

尽管广州地区雷雨季节时闪电频繁,但雷电本身不可控,一年下来能让他们“抓”到闪电的机会并不多,运气不好时,有时候一个月都难捕捉到雷电一次。在观测室里“守株待兔”是常有的事,“最差时5个月才引雷成功两次”。

“大多数的雷暴云不是与试验基地擦肩而过,就是在靠近时突然改变了形状或路线,经常是只闻雷声不见雷云。”广东省防雷中心总工程师陈绍东说。不过,伴随着引雷技术的逐渐成熟,引雷成功次数已在逐年增加。

“通过引雷实验,并对雷电进行数据分析研究,进而在对雷电预警和预报的基础上不断提高雷电防护技术,是实验目的之一。”陈绍东介绍,目前野外试验基地利用闪电定位、雷达、气象、卫星、大气平均电场仪、探空等观测资料,融合天气形势数值预报产品以及雷暴云起、放电模式等,研制开发了雷电临近预警系统。

分析

珠三角与雷州半岛雷电最多

“一般而言,引雷是从4月底到8月底。今年因为天气特殊,8月17日最后一次引雷,直到9月10日结束作业,”颜旭介绍,2014年成功引雷15次,今年20次,也在某种程度上说明今年的雷暴天气更加频繁。

作为雷电“第一大省”,广东防雷形势一直严峻。近年全省年均雷暴日数在七八十天,也就是说一年下来平均5天就有1天打雷,部分地区年均雷暴日数超过100天。2015年上半年,广东共发生云对地闪电2441213次,其中清远、肇庆、广州均为30万次以上。2014年全省云对地闪电有5683714次,其中广州发生云对地闪电592924次。

从月分布看,雷电活动主要集中在3—9月,其中5月和7月最多,而1月、2月、11月和12月基本没有雷电发生。从空间分布看,地闪密度高值区域主要分布在以广州为中心的珠三角地区。2015年上半年的监测结果显示,无论是地闪密度或者是雷电流强度来看,以广州为中心的珠三角地区依然是最集中的区域。

广东省防雷中心陈绿文博士告诉笔者,广东雷电密度高值区主要位于珠三角地区以及粤西雷州半岛一带。

“城镇化进展在结构上能够明显地改变局部地区的雷电密度”,陈绿文介绍,珠三角地区地闪密度最高,与城镇化进程密切相关。例如人类活动频繁,汽车、工厂等排放到空中的颗粒、尘埃,可为降水提供更多的凝结核,云内冰晶等粒子在云层上升翻滚过程中摩擦生电,带上正负电荷,并形成电位差,一旦达到某种程度,便会放电,进而形成雷电。

陈绍东则认为,单从天气条件来看,在雷州半岛雷电形成条件并不比广州差,由于海陆交互活动激烈,局部空气对流较多,台风频繁,高强度雷暴天气较为频繁。但由于珠三角地区城镇化进展、高层建筑较多,使得珠三角地区成了最大的中心地带。

根据雷电风险划分,广州是高风险区,东莞、佛山、肇庆、清远和揭阳局部地区是次高风险区,粤中和粤东大部分地区是中等风险区,其余地区是低风险区和次低风险区。

难点

雷灾伤亡七成在农村

除了雷电监测预警技术仍需继续提升,谈起雷灾防御的薄弱环节,专家们坦言:“很多人对雷电不了解,也不重视,觉得雷电离自己很远,心存侥幸,或仅迷信罪孽遭雷劈的说法。”

2014年广东省雷电公报显示,2014年全省平均闪电密度为32.11次/平方公里·年,其中广州高达83.71次/平方公里·年。这是什么概念?

“大致意思为1平方公里的面积上,一年共发生了30多次雷击,而在广州,则高达80余次。”陈绿文介绍,1平方公里的面积说大不大,平均下来一个月至少要有两次雷击。一旦雷击到人或者未安装防雷设施的建筑,就可能出现人员伤亡、财产损失。

“雷击属于小概率事件,但破坏性大,对雷电绝不能心存侥幸。”陈绿文指出,当前社会上对涉及面较广的台风、暴雨等天气普遍关注,但是对雷电的警惕往往一闪而过,事实上,雷击一旦发生,凝聚于一点,破坏性极大。

一次雷击电流平均约为20000A,雷电电压可达10的8次方伏(人体安全电压为36伏),一次雷电的峰值功率达20亿千瓦(一般电饭锅的功率低于1000瓦)。中国建造的世界上最大的水力发电站——三峡水电站,电站的装机总容量为1820万千瓦,只有一次雷电功率的百分之一。

雷电被联合国有关部门列为最严重的十种自然灾害之一。而广东由于自然条件复杂,雷暴日多,是世界上雷电灾害最严重的地区之一。此外,尽管以广州为中心的珠三角城市地带地闪密度最高,但出现人员伤亡最多的却是农村。2014年全省因雷击造成的灾害实例640宗,其中雷击引发火灾爆炸事故2宗,人身伤亡事故21宗,死亡22人。从事故所处区域看,农村死亡19人、受伤7人,占全省伤亡总数的70.3%。

陈绿文介绍,近年来,雷击致死事件多发生在农村,说明了农村防雷形势较严峻,农村群众防雷安全意识亟待提高。

“天上开始打雷了,正在农田里干活的农民看看天,觉得一时下不了雨,就继续干活,或者就近找个地方避雨,很少会对雷电有防范意识。”出身农村的陈绿文,对农民防雷意识不强深有体会。

“防雷设施是建筑物安全设施的重要部分。”陈绿文介绍,防雷设施安装与否,也直接影响农村雷击事件发生的频率。在城市,建筑物一般都会按照《中华人民共和国安全生产法》《气象法》等法律法规的同时设计、同时施工、同时投入生产使用的“三同时”要求,安装防雷设施。但是在农村,不少自建房屋缺少防雷设施,一旦出现雷击事件,容易出现雷击群伤事件。

科学贴士

打手机会引雷击是误解

在雷电天气里,有没有一些小窍门来判断雷电离自己有多远,以便避雷呢?“空气中声速是340米/秒。举个简单的例子,当你看到雷电的刹那,立刻开始数数,数到5时,听到雷声,那便说明这个雷距离你约1500米。”陈绿文介绍,如果是雷电与声音几乎同时发生,说明雷电距离自己很近了,要尽快放下手中的工作,寻找避雷场所。

雷电对于家庭电器的损害更直接,断电措施要更及时。一次雷击,会对半径两公里以内的电磁场造成影响,可能对家中正在使用的电视、电脑等造成影响,应当及时拔下电源线。

对于雷电天气中使用手机会引雷,陈绍东等专家均认为这是个误区。目前没有试验可以证明,手机的信号可以引发雷电,高压实验也证明手机通话和关闭的不同状态对于遭雷击没有影响。


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