今年首例,廣州從化發射引雷火箭成功觸發閃電!

京港台:2019-6-16 12:04| 來源:觀察者網 | 評論( 3 )  | 我來說幾句

今年首例,廣州從化發射引雷火箭成功觸發閃電!

來源:倍可親(backchina.com)

  據中國氣象局網站消息,6月4日,華南地區出現大範圍雷暴天氣,伴著隆隆的雷聲,中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室雷電研究團隊抓住引雷機會,在廣州從化引雷試驗場發射了今年的首枚引雷火箭,並成功觸發閃電;當日,廣州高建築物雷電觀測站和深圳雷電觀測站也捕捉到多次閃電事件。次日,從化引雷試驗場發射10枚引雷火箭,7次成功觸發閃電。這也意味著,2019年中國氣象局雷電野外綜合觀測試驗全面啟動。

  據中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室副主任、雷電研究團隊首席專家呂偉濤介紹,今年是連續第14年開展人工引雷試驗,迄今已成功引雷150餘次,極大地豐富了雷電物理、雷電防護、探測等理論和技術研究所需的第一手觀測資料。

  去年試驗結束后,雷電研究團隊在試驗基地架設了國內引進的首套「閃電成像陣列」(LMA)。該陣列是一種長基線時差法雷電甚高頻(VHF)輻射源定位系統,可用於雷暴電過程的實時無遺漏精細化三維探測,目前已在多個國際大氣電學研究機構以及重大研究計劃中作為關鍵探測設備使用。該陣列可用於閃電的精確定位,為雷暴電活動觀測提供寶貴的精細化定位資料,推動雷暴起電、閃電放電機制以及強對流天氣研究。

  今年,雷電研究團隊專門設計、定製的引雷試驗方艙建設完成並投入使用,顯著改善了雷電野外試驗的基礎條件,為外場試驗的順利開展和資料的高效獲取奠定基礎。

  同時,圍繞國家重點研發計劃專項「雷暴雲起放電過程和雷擊效應研究」和中國氣象科學研究院重點項目「華南季風/颱風強降水協同觀測試驗」中的關鍵科學問題,雷電研究團隊進一步優化了試驗方案,完善了觀測手段。

  呂偉濤介紹,今年,團隊將電流直接測量的數據精度提高到亞安級,實現了遠、近距離相結合的閃電光學綜合觀測,未來還將開展基於無人機的空中電場探測,進一步完善三維閃電精細化定位技術,增強對高建築物雷擊過程全方位的探測能力。這些改進能夠顯著增強對閃電放電過程形態、物理參量等的觀測和解析能力。

  此外,雷電基地也將繼續作為真實雷電環境測試平台,與國內外科研單位、高校深入合作,開展雷電物理、雷電探測和雷電防護等方面的觀測試驗與研究。目前,正在聯合南方電網開展地電位抬升等雷電防護觀測試驗,聯合武漢大學開展10千伏配電線路人工引雷試驗和雷電流、沿線過電壓以及多參量的同步觀測研究,聯合南京信息工程大學開展地基微波輻射計對雷電熱效應的遙感觀測研究等。

  延伸閱讀:探秘人工引雷

  據中國氣象報2017年報道,為解開雷電發生的物理過程之謎,中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室(以下簡稱重點實驗室)雷電研究團隊於2006年在廣州從化建立了國內首個固定雷電野外試驗基地,每年5月至8月開展人工引雷試驗,目前已成功引雷百餘次。在那裡,他們進一步發展了人工引雷技術,大大提高了人工引雷的成功率,為雷電研究和防護技術發展提供了有效手段。同時,他們獲取的分析資料填補了我國氣象部門在雷電電流測量方面的空白。目前,世界上只有法國、美國、日本、巴西和中國等掌握了人工引雷技術。

  什麼是人工引雷?

  人工引雷,指的是在雷暴環境下利用一定的裝置和設施,人為在某一指定點觸發閃電,並把閃電引到預知位置進行科學試驗。

  目前,通常是在雷暴條件比較成熟的情況下,通過帶鋼絲的小型火箭將雷電人為地引發到地面,使本來隨機發生的自然雷電在可控狀態下進行。鋼絲在向上發展過程中,會誘導形成一個雷電,這個雷電就會沿著這個導線打到地面上。

  雷電發生前,雲層中的電場將會影響地面上的電場。根據地面上的電場強度,可以大概推斷雲層中的電場強度,以確定觸雷時間。當火箭飛到200米至400米高度時,就在雷暴雲和大地之間建立了一條放電「通道」。  

  如何實現人工引雷?

  引雷火箭是人工引雷的主要工具,箭體內有火箭發動機、發動機點火電爆管。

  人工引雷火箭拖著一條細細的鋼絲,鋼絲要有足夠的抗拉強度,要細、要輕,以減輕火箭的負荷,而且導線表面要光滑,以減小飛行阻力。

  火箭發射後上升的速度是決定能否成功引雷的關鍵。火箭的發射速度要掌握適中,太快了,會將鋼絲拉斷;火箭太慢,趕不上帶電粒子的飄移速度,同樣不能引雷電落地。

  其他人工引雷手段,如向雷暴雲噴射火焰或高壓水柱以及激光誘雷等,目前尚未取得真正意義上的成功。激光誘雷涉及諸多理論和技術問題,是今後值得深入探討和研究的課題,一旦獲得成功,將具有重要的科學意義和實用價值。  

  人工引來的雷電和自然條件下的雷電有什麼相同和不同之處?

  人工引雷能提供最接近真實的自然雷電模擬源,觸發閃電的過程和自然閃電的過程是完全相似的。不過,自然界中閃電發生的時間和地點都很隨機,而人工觸發閃電可以預知發生的時間和地點。

  在我國南方雷暴雲條件下,絕大多數的人工觸發閃電都是負極性的。地面觸發的負極性閃電事件與高建築物上發生的負極性上行自然閃電相類似,始於上行正先導,可能包含一次或多次直竄先導-回擊過程,有時僅出現連續電流而無回擊過程。地面觸發方式的閃電事件不能模擬自然閃電向下發展的梯級先導-回擊過程。

  空中觸發的負極性閃電則有著不同的特徵,在火箭上升到一定高度后,在導線上下兩端將分別產生向上傳輸的正先導以及向下傳輸的負先導,下行負先導向下發展並最後接地的過程能夠在一定程度上模擬自然閃電的下行先導-回擊過程,通常被稱為下行先導-小回擊過程。不管是地面觸發還是空中觸發方式的人工引雷,其初始連續電流過程之後的下行先導-回擊過程,與自然閃電都沒有根本性的差異。

  人工引來的雷電最後用來做什麼?

  人工引雷可以為我國雷電監測、預警預報和防護技術研究與開發提供必要的基礎平台,為我國雷電業務的發展提供更加科學的技術支撐,以提高我國雷電災害防禦能力。

  傳統的避雷系統是由避雷針、避雷帶、引下線、接地體等構成的,但隨著新型避雷裝置的研究,需要進行更加實際的雷擊試驗。人工引雷提供了最接近真實的自然雷電模擬源,不但可以用於雷電物理研究,還能對雷電防護裝置的性能進行綜合試驗和評估,結果更為可靠。

  另外,人工引發雷電對雷暴電場和降水有明顯影響,一般會導致降雨猛增,對冰雹雲進行人工引雷則可以使冰雹削減、降水增加。未來,人工引雷有可能成為人工影響天氣過程的一個有效手段。

  人工引雷所在地點的附近還會產生強大的電磁輻射。這種輻射則可能誘發農作物或其種子基因發生變異。如果將人工引雷技術應用於人工育種,就能以大大低於太空育種的成本,選育出多種有實用價值的新品種。

  雷電是一種強大的能源,如果能控制它並為人類造福將產生不可估量的價值,人工引雷火箭也許是走向成功的第一步。

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