4雷暴阶段以及用于预警的可探测现象
4.1 一般规定
根据可探测到的现象(参见附录A),雷暴的生命周期包括四个不同阶段:
a)初始阶段;
b)成长阶段;
c)成熟阶段;
d)消散阶段。
4.2阶段 1一初始阶段(积云期)
在本阶段，云通过其内部电荷的分离起电。电荷分布在云内不同区域,并产生-个在地面上可测量的静电场。通常该静电场被认为是一次雷暴发生前第一个可探测的现象。
注:静电场可产生潜在的危险，比如在没有雷电活动的情况下依旧可发生静电放电。
4.3阶段2-一- 成长阶段
本阶段,有时也称为发展阶段,特征是发生首次云闪(IC)或地闪(CG)。在云内电荷区域发展到- -
定程度后,出现首次云闪。然而在某些情况下,首次云闪与首次地闪之间并无明显时间延迟。
注:云闪通常代表了由雷暴产生的全部雷电活动中的大多数。观测到不同雷暴过程IC/CG比例的变化较大.
4.4阶段3- - -成熟阶段
本阶段的特征是地闪和云闪均有发生。
4.5阶段4一-消散阶段
本阶段的特征是云闪和地闪发生率均开始衰减，且大气静电场降低至晴天时的水平。
5雷暴探测仪分类及其性能
由于便携式设备的传感器未固定,对其的校准和测试可能不足以提供有效的预警.故便携式设备不在本标准的范围内。
雷暴探测仪应根据其可探测的雷暴阶段进行分类,雷暴的阶段由该阶段可探测到的雷暴现象确定。尽管如此，一个雷暴探测仪可以探测一种或几种雷暴现象。
一般有几种途径可以评判雷暴探测仪探测雷暴,尤其是雷击的方法。一种是查看探测仪能够探测的雷暴阶段;另一种是比较雷击电磁辐射的频段和传感器可探测的电磁频段;第三种是查看传感器探测雷击并计算其位置的技术。
雷暴或雷击探测仪分类如下:
——A类:探测雷暴阶段1到阶段4的整个生命周期;
——B 类:探测雷暴阶段2到阶段4的云闪及地闪;
——C类:仅探测雷暴阶段3到阶段4的地闪;
——D类:探测雷暴阶段3的地闪以及其他电磁源,其探测效率非常低。
附录B给出了这几种类型的详细解释。分类方法与系统的效率无关。
雷电探测中使用的频率范围如下:
——DC:静电场和准静电场;
——VLF:甚低频(3 kHz~30 kHz);
——LF:低频(30 kHz~300 kHz);
——VHF :甚高频(30 MHz~ 300 MHz)。
所有这些现象均通过不同的传感器和定位技术进行测量,这些传感器和定位技术区分如下:
——MDF:磁定向法;
——TOA:到达时间法;
——RFI:射频干涉法; .
——FSM:大气电场仪;
——RF:射频法。
上述技术清单并不完全。
这些探测技术的详细描述参见B.2。
雷暴探测仪应进行型式试验,方法参见附录F.
表1给出了探测仪的工作频率范围与其对应的雷暴阶段.工作分类和典型探测距离之间的联系.
雷暴预警系统(TWS)也可以按照探测距离进行分类,探测距离通常从几千米到500 km甚至更远。附录B给出了更多信息,以便选择基于特定目的探测仪。
6警报方法
6.1一般规定.
为了提醒用户,并方便其采取一切可 能的预防措施,雷暴预警系统应为可能受到雷电相关事件(LRE)威胁的目标区域提供警报。这类雷电相关事件可由第9章提供的危险情况描述进行识别。一个警报的产生来自对雷电活动的监测,可以是云闪或/和地闪,也可以是其他参数,如监测区域(MA)内的静电场,通常还需要结合其他气象观测,例如气象雷达。对于能提供地图信息的探测系统(雷电探测网络.雷达等),可以通过追踪具有潜在危险的雷暴云单体来提高雷暴预警系统的性能。有关雷暴预警系统的信息参见附录B.
设置一个警报包括三个步骤:
——划定区域;
——警报触发判据;
——发送警报信息。
以上三个步骤宜进行记录。本章给出了设定警报的准则,附录E列出了一些例子。
6.2区域
6.2.1目 标区域(TA)
对区域的精确描述宜包含需要预警的物理延伸区域。目标区城可限制在一个单一的点，例如有工人作业的塔.规模有限的工厂等，见图1 a);也可扩展到较大的区域，例如大型建筑、风电场.高尔夫球场等,见图1b)。但安全起见,宜使用较大区域作为目标区域。在许多情况下,将雷电相关事件限定到地闪会使问题简单化,因此需调整目标区城的大小和形状以考虑到所有可能的诱导效应。例如，一个对线路过电压敏感的系统,其目标区域应包括该系统场地、电源线以及附近区城[见图1c)],故该目标区域发生的每一次地闪将被视为-一个可引起过电压的雷电相关事件。因此,目标区域还取决于雷电相关事件的类型及其可能产生的影响(见第9章)。
为确定雷暴预警系统警报的效率,评估时宜引入包含目标区域的周边区城,如图2所示。当周边区域发生雷电相关事件,即使目标区城未发生雷电相关事件,此时对目标区域发出的雷电预警不宜统计为虛报(FA)。当周边区域没有发生雷电相关事件收到预警,宜视为-次虚报。此外,周边区域的引入兼顾了定位精度的局限性。
6.2.3监测区域(MA)
监测区域的大小及形状宜根据雷暴预警系统的类型(参见附录B)、性能(参见附录B,例如探测效率和定位精度)、目标区域的形状、预警系统目的及性能进行调整。
6.2.4覆盖区域(CA)
一旦确定了监测区城,探测系统宜划定一个包含监测区域的覆盖区城(CA)。当覆盖区域未能完全包含监测区域而无法对目标区城进行可靠预警时,将几个基本探测系统并列使用是非常必要的。这需要知道探测系统在监测区域内的探测效率(DE)和/或定位精度(LA),并兼顾这些因素对预警性能的影响(见图2)。
通常,对于探测网络来说,监测区城等于覆盖区城。
一般情况下,监测区城内探测到雷暴预警系统提供的监测信息则会触发警报。警报触发判据宜依据雷暴预警系统自身的特性及其在监测区域内的性能确定,例如一个或多个地闪，一个或多个云闪,一定的静电场强度,静电场极性,以及这些条件的组合。
一次雷电警报示例如图3所示。
提前时间(LT)指目标区域可能发生首次雷电相关事件前采取预防措施的时间。
为避免频繁切换预警等级,即使警报判据不再满足时，雷暴预警系统仍应保留一段时间，即驻留时间(DT)。如驻留时间设置的值太大，则警报持续时间(TTC)将明显变大,这使响应该警报的成本更高(取决于应用程序)。值得注意的是,除通过探测监测区城内雷电的发生外.某些可通过其他手段精确监测警报结束的系统(例如A类大气电场仪系统),可能不使用驻留时间来解除警报，而是在此警报结束条件发生时解除警报。
总警报持续时间等于警报触发到驻留时间结束时的时间间隔。
6.4预警信息的发送
宜建立一套定义明确的警报信息发布程序和协议，以确保终端用户正确接收警报信息。
应监测雷暴探测仪和通信链路的工作情况,并将所有可能影响警报可用性和质量的故障通知给终端用户。
