中國氣象科學研究院雷電物理和防護工程實驗室是中國氣象科學研究院下屬實驗室。
基本介紹
- 中文名：中國氣象科學研究院雷電物理和防護工程實驗室
- 主管部門：中國氣象科學研究院
- 固定人員數：14
機構介紹
中國氣象科學研究院雷電物理和防護工程實驗室圍繞我國經濟建設中與防雷減災有關的基礎性、戰略性、前瞻性、套用性重大課題，開展雷電監測、預警和防護的基礎理論和套用研究，為雷電業務需求提供科技支撐和技術培訓服務。該實驗室是我國大氣電學研究的重要基地，具有科學理論與業務套用相結合的研究特色。
1、主要研究方向
（1）雷電物理、雷擊機理和防護技術研究
利用先進的雷電探測手段對雷電聲、光、電、磁等參量進行綜契約步測量，分析研究雷電的發生髮展物理過程；對雷電接地過程進行觀測和研究，分析雷電與接地物及其周邊設施（特別是電子設備）的相互作用，研究雷擊機理，發展防雷新方法和新技術；開展電磁兼容試驗研究，獲取關鍵數據，為雷電電磁干擾防護技術的開發提供科學依據。
（2）雷電探測新技術研究
以現有的雷電探測手段為基礎，圍繞雷電探測中的重要套用基礎理論和關鍵技術進行研究；開展雷電探測新技術的開發和套用，以提升探測效率和探測精度；發展雷電探測網的探測性能評估方法，為雷電探測資料的合理套用提供指導；開展雷電探測資料套用研究，揭示雷電放電特徵和雷電活動規律。
（3）雷暴閃電活動特徵和雷電預警預報方法研究
利用雷電和雷暴雲的綜合觀測資料，研究雷電放電的時空演變規律及其與動力和微物理過程的耦合機制，認識雷電活動與其它氣象要素和天氣過程的相關關係，發展雷暴雲起電、放電模式與中尺度數值預報模式的耦合技術，開發雷電預警預報系統，提高我國雷電預警預報的水平，並拓展雷電資料在災害性天氣監測、預警和預報中的套用。
（4）雷電災害特徵及其機理研究
建立我國雷電災害資料庫，較為全面地涵蓋雷電災害事件的各項特徵；對我國的雷電災害進行調查和統計，研究我國雷電災情的分布特徵；分析雷電致災機理，針對不同類型的災害提出合理建議，為防雷減災提供科學服務。
2、目前開展的主要研究工作
i，開發和研製高精度新型全閃電監測系統
發展高精度GPS授時、高速數據採集、基於波形特徵的閃電放電類型識別、閃電電場變化輻射脈衝到達時間差快速定位以及信號時域相關性和頻譜特徵分析等集成新技術，對雲閃、地閃和窄偶極性脈衝放電事件的進行高效率探測和高精度定位，描繪雷電三維發展傳輸特徵。
ii，開發和研製雷電聲、光、電、磁探測設備
發展和完善基於不同技術手段的雷電聲、光、電、磁探測手段，以單站或組網形式獲取雷電放電過程在不同頻段產生的信號，並基於GPS同步技術或同步觸發技術，實現不同探測系統的同步觀測，為開展雷電物理過程雷電防護理論研究提供基礎技術手段。
iii，雷暴閃電活動規律和機理研究
研究中尺度熱動力場、雷暴動力過程和微物理過程與雷暴電荷結構形成、閃電特徵（頻次、類型、極性等）等相互關係，揭示不同類型雷暴過程閃電活動的規律和內在機制；建立雷電活動與多種雷暴參量之間的參數化關係，發展閃電資料的同化方法和技術；完善起放電參數化方案，發展基於中尺度數值模式的雷電模式。上述研究為雷電預警、預報研究提供了基礎理論支撐。
iv，開發1-2小時雷電臨近預警技術和2-6小數雷電活動預報技術
研究融合多種時空解析度氣象觀測資料（天氣類型、探空、衛星、雷達、閃電定位、電場、雷暴模式數據等）逐步預警雷電活動發生的新思路，發展多源數據資料綜合分析新技術，探索雷電臨近預警的產品形式，開發1-2小時雷電臨近預警業務平台。在中尺度WRF和GRAPES模式中寫入起、放電參數化方案，開發中尺度雷電模式，開展預報試驗，建設測試預報平台，實現2-6小時雷電活動預報。上述兩個系統為基礎，研究雷電活動無縫隙預報的融合技術。
v，開展雷電物理過程精細化綜合觀測研究和真實雷電電磁環境下的防護新技術測試試驗
以廣州雷電野外試驗基地為依託，以雷電野外試驗和測試平台為基礎，完善人工觸發雷電技術，進一步提高閃電通道電流、閃電通道不同距離聲、光、電、磁的同步高精度測量技術，發展野外環境下多參量閃電數據和雷電防護測試數據的同步採集技術，獲取雷電過程及其耦合過程的綜合觀測資料，細化和深化對閃電放電物理過程的認識，揭示自然閃電源引致電子和電氣設施損毀的機制，為雷電防護理論和標準研究提供科技支撐。
3、科研團隊情況
雷電物理和防護工程實驗室現有固定人員14人，其中研究員3人，副研究員和高級工程師7人。另有流動人員（含博士和碩士研究生、訪問學者等）15人。實驗室人員以中青年科技骨幹為主，40歲以下的固定工作人員11人，其中5獲評為“中國氣象科學研究院優秀青年”，2人入選中國氣象科學研究院高層次人才培養計畫。
4、代表性成果
i，自主開發了高精度新型閃電探測系統，具有對雲閃、地閃和窄偶極性脈衝放電事件的三維時空探測能力，該系統在技術創新、探測能力和套用前景方面具有顯著的優勢和潛力。
ii，在WRF模式中初步實現起電、放電參數化的寫入，這在國內屬於領先的工作，不僅為我們在中尺度背景條件下研究閃電活動的機理提供了重要手段，也為未來閃電預報試驗研究奠定了基礎。
iii，閃電和降水、雲內粒子含量、颱風發展強度及路徑等關係的建立，為閃電資料的套用奠定了基礎。
iv，雷電臨近預警系統填補國內在該平台方面的空白，其中集成運用了多項創新方法，並率先提出了雷電臨近預警的產品形式。該系統在全國24個省市氣象部門得到推廣，在諸如世博會、大運會等重大活動的雷電預警中發揮了重要作用，並在比如人工影響天氣、森林防火等部門得到套用。
v，雷電野外試驗和測試平台是我國當前較為完善的集雷電觀測和防護試驗為一體的平台，創新性的解決了大空間尺度內、多參量閃電及防護試驗數據的同步高精度採集，獲取了大量的第一手資料。基於該平台開展了自動氣象站、無線通訊基站、高電壓輸電線路、埋地電纜、風力發電機和電涌保護器等設備雷電防護試驗，試驗結果有力推動了防雷器件測試裝置及方法的革新。
vi，高建築雷電放電過程的觀測試驗和研究在國際上首次發現了自然地閃下行梯級先導擊中上行連線先導頭部以下（非頭部-頭部連線）的現象。同時，以該試驗為基礎發展的基於雙站光學觀測重建三維閃電通道的技術有利於克服原有二維觀測的局限性，為更加客觀的認識閃電發展、傳播和連線特徵提供了一種途徑。
vii，自主建立的全國雷電災害資料庫是我國第一個以雷電災害數據為主要蒐集對象的資料庫。以全國雷電災害數據為基礎開展的雷電災害特徵研究系統揭示了我國雷電災害的時空分布、行業分布、環境分布、人員分布等特徵。
