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大气电学研究进展

发布日期:2021-07-24 14:48   来源:未知   阅读:

  大气电学是研究大气中(特别是雷暴云)各种电现象的学科,雷暴电学和雷电物理学是其中最活跃的核心部分。近年来,我国的大气电学研究在不少方面的研究都取得了重要成果,引起了国外学者的注意和兴趣。

  雷暴云的起电机制和电结构研究是雷暴电学的基本问题,我国学者早在60年代就尝试用气球携带电场测量装置探测雷暴云内的电场和电荷分布。近年来我们采用雷达、雷电定位系统、地面电场仪网同步测量以及模式反演等手段对雷暴云电结构进行分析研究,发现了中国北方干旱地区雷暴云的独特三极性电结构特征,即雷暴云下部有一个范围很大,持续时间很长的正电荷区,而不是国外报道的经典偶极电结构。由于这个正电荷区的存在,云闪放电远多于地闪。此外,还对各种起电机制进行了理论分析和数值模拟计算研究。结果表明,冰相的存在对雷暴云强烈起电有重要作用,考虑了次生冰晶作用的非感应起电理论可以解释雷暴云的三极电结构特征。

  近年来雷电的监测预警技术得到了很快发展。早在60年代我国学者就进行过雷电双站定位实验。80年代初我国首次引进了美国LLP公司先进的交叉环雷电多站定位系统。“七五”期间在北京地区进行了闪电定位和雷达等多种手段对强风暴天气系统的综合观测,对交叉环雷电定位系统场地误差形成原因进行了理论分析并提出了修正方法。观测和分析揭示了北京地区正、负地闪特征以及风暴系统流场、降水和雷电活动的关系。雷电活动常常早于雷达回波被探测到,雷电定位资料可作为监测和短时预报中尺度风暴天气过程的手段。就探测技术而言,国内已有几个单位研制和生产了雷电定位系统,特别是在发展雷电单站定位技术方面有创新,定位精度优于国外同类技术。目前国内已有多个引进或国产的雷电定位系统用于气象、森林防火、航天航空及油田等部门。此外,我们还研制成功了场磨式大气电场仪、快慢电场变化仪、雷电参数的高速大容量数据采集和处理系统,已基本掌握了研究雷暴电学和雷电物理学的多种测量技术。

  我国学者还开展了人工引发雷电的试验研究,已先后在甘肃永登、北京延庆及江西南昌地区成功地引雷近20次,并得到了雷电流、电磁场、光强、摄影、摄像等一批综合测量资料。目前这种技术已用于有关国防建设部门,此外,对农业防雹增雨有潜在的巨大应用价值。

  我国在雷电防护技术方面的研究也很活跃,已有几种类型的“消雷”装备被用于各种建筑物和重要设施的防雷保护上,也研制开发了多种避雷器件及装置用于贵重而敏感的仪器设备的雷电保护。

  我国学者还注意到大气电学研究在“日地关系”研究中的渗透,指出利用太阳活动对全球大气电路的调制作用(例如改变中层大气电导率和晴天电场强度)来探索日地联系物理机制是一条可行的途径。www.aff36.cn