雷电监测与预警技术

图书标准信息

• 作者 郭在华
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2023-07
• 版次 1
• ISBN 9787121352348
• 定价 89.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 180页
• 字数 301千字

【内容简介】

随着试验手段的改进与探测技术的进步，人类对雷电的探索和认识逐渐提高。通过对雷电的监测，可以发现雷电的特征及其发生规律，为雷电防护和预警预报提供更科学、更可靠的理论依据和数据支撑。本书重点介绍雷暴与闪电、雷电探测技术、雷电监测资料的应用方法及其存在的问题。本书共9章，第1章概述人类认识与探索雷电的历史过程和成果；第2章介绍雷暴与闪电，详细分析了雷暴的生消发展及闪电发生的物理机制；第3章阐述闪电的物理特征，闪电的物理特征既是雷电致灾的直接原因，也是雷电探测的信息来源；第4章基于雷电电磁特征，重点介绍不同种类的雷电探测方法、技术与系统；第5章主要介绍大气电场仪及大气电场数据的应用方法；第6章介绍多普勒天气雷达探测雷暴，通过雷达回波分析雷暴参数的闪电特征；第7章简单介绍闪电的其他探测方式；第8章阐述多种气象探测资料在雷电预警预报中的综合应用方法；第9章重点介绍两个雷电预警预报软件系统及其应用方法。本书力求全面、系统地总结和分析当前用于雷电监测的技术、手段和方法，以期提高读者对雷电监测的综合认识。本书既可作为高等院校防雷相关专业的教材，也可作为气象预报员、气象灾害防护技术人员、雷电防护工程师、雷电监测系统设计人员、气象软件开发人员等的专业培训教材或技术参考书。

【作者简介】

郭在华，成都信息工程大学教授，生于1975年，中共党员，博士。2005年筹建雷电防护科学与技术本科专业，长期从事本科生、研究生的教学与人才培养工作，曾任教研室主任，现任成都信息工程大学雷电监测与防护技术研究所所长，兼任四川气象学会雷电分会副主任委员、四川省电子学会雷电与电磁脉冲专业委员会副主任委员、中国气象学会防雷电分会会员。研究方向为雷电科学与防护技术、大气探测信息处理等，特别在防雷装置智能化监测、接地电阻在线监测领域有多项成果与发明专利。

【目录】

第1章  概述1

1.1  古人对雷电的认识与探索1

1.2  近代雷电研究与探索4

1.3  近代雷电探测6

第2章  雷暴与闪电10

2.1  中尺度对流系统10

2.1.1  孤立对流系统11

2.1.2  带状对流系统15

2.1.3  中尺度对流复合体16

2.2  雷暴和雷暴云16

2.2.1  雷暴的分类17

2.2.2  雷暴云的移动18

2.3  闪电及其分类18

2.3.1  根据闪电部位分类18

2.3.2  根据闪电形状分类20

2.4  地闪22

2.4.1  地闪概述22

2.4.2  地闪的大气电场变化24

2.4.3  地闪的电学参量25

2.5  云闪27

2.5.1  云闪的结构27

2.5.2  云闪的电场27

第3章  闪电的物理特征29

3.1  闪电的光学特征29

3.2  雷电的声学特征30

3.2.1  雷的产生30

3.2.2  雷的特点30

3.3  闪电的电场特征31

3.3.1  电荷结构31

3.3.2  电场结构32

3.3.3  闪电时地面大气电场32

3.3.4  闪电通道的电场33

3.4  闪电的磁场特征35

3.4.1  闪电的磁场变化35

3.4.2  闪电通道的静磁场36

3.4.3  闪电磁场的时间变化37

3.4.4  闪电通道的电磁辐射39

3.5  地闪的电流特征与电路模型41

3.5.1  雷电流波形41

3.5.2  传输线（TL）模型43

3.5.3  传输电流源（TCS）模型44

3.6  雷电通道底部的电流模型45

3.6.1  双指数函数模型45

3.6.2  霍得勒（Heidler）函数模型46

3.6.3  脉冲函数模型46

第4章  雷电探测技术48

4.1  闪电定位系统48

4.2  地闪回击识别技术49

4.1.1  地闪回击波形49

4.1.2  地闪回击波形识别51

4.3  闪电定位技术52

4.4  VLF-LF闪电定位系统63

4.4.1  美国国家闪电监测网（NLDN）64

4.4.2  NLDN局地雷暴探测实例67

4.4.3  我国的雷电定位系统68

4.4.4  VLF-LF闪电定位系统布站方案分析72

4.5  VHF甚高频定位技术78

4.5.1  VHF/ITF（干涉定位技术）80

4.5.2  VHF/TOA83

4.5.3  VHF定位技术误差分析84

4.6  VHF闪电定位系统87

4.6.1  SAFIR雷电监测系统87

4.6.2  相位干涉仪测向原理及误差分析89

4.6.3  二元干涉仪测向原理及去模糊处理90

4.6.4  五元圆形天线阵干涉仪模型91

4.7  第二代Vaisala闪电探测系统96

第5章  大气电场的测量97

5.1  静电电场测量97

5.1.1  大气电场仪的传感器原理99

5.1.2  大气电场仪的电路原理99

5.2  场磨式大气电场仪100

5.3  大气电场探空仪103

5.4  闪电过程中大气电场在时域的变化特征105

5.4.1  平稳型105

5.4.2  上升型105

5.4.3  下降型106

5.4.4  先上升后下降型106

5.4.5  先下降后上升型107

5.5  时序差分法处理电场数据108

5.6  闪电过程中大气电场在频域的变化特征109

5.6.1  平均幅度谱分析109

5.6.2  能量谱密度分析110

第6章  多普勒天气雷达探测雷暴111

6.1  多普勒天气雷达介绍111

6.2  雷暴的雷达回波特征114

6.3  雷暴生命史的回波演变116

6.3.1  多单体雷暴的雷达回波特征117

6.3.2  超级单体雷暴的雷达回波特征117

6.4  多普勒天气雷达资料的闪电特征119

6.4.1  回波强度特征119

6.4.2  回波高度特征119

6.4.3  组合反射率因子（CR）特征120

6.4.4  垂直液态水含量（VIL）特征120

6.4.5  CAPPI特征121

6.4.6  风暴体跟踪——STI算法122

第7章  闪电的其它探测方式125

7.1  卫星闪电探测系统125

7.1.1  美国卫星闪电探测系统125

7.1.2  星载VHF定位技术127

7.1.3  OSO光度计128

7.1.4  硅光电管阵列探测器128

7.1.5  全天候光学闪电监测器128

7.1.6  闪电图像仪129

7.2  雷电电流的监测129

7.2.1  雷电电流峰值的测量129

7.2.2  雷电电流的测量130

7.2.3  雷电计数器131

第8章  雷电监测资料的综合应用132

8.1  雷电监测资料的分析应用132

8.2  雷电监测资料在临近预警中的应用133

8.3  气象雷达资料格点化135

8.3.1  天气雷达的体扫模式135

8.3.2  雷达资料的三维格点化137

8.3.3  插值方法的选取139

8.4  三维空间雷暴体的识别140

8.4.1  搜索雷暴串140

8.4.2  合成雷暴分量140

8.4.3  组成雷暴体141

8.5  雷暴体的跟踪142

8.5.1  雷暴体的跟踪142

8.5.2  雷暴的预测143

8.6  计算雷暴预警等级143

8.7  预警产品的发布144

8.8  基于大气电场仪的雷电临近预警145

8.8.1  基于大气电场和闪电定位资料的雷电预警146

8.8.2  基于聚类算法的雷电临近预警应用151

第9章  雷电预警预报系统159

9.1  雷电预警预报系统开发过程159

9.1.1  需求分析阶段159

9.1.2  系统设计阶段160

9.1.3  系统实施阶段165

9.1.4  系统运行与维护阶段166

9.2  湖南省雷电监测预警系统166

9.2.1  系统简介166

9.2.2  系统实现功能167

9.3  CAMS_LDWS的业务应用169

9.3.1  雷达资料应用模块171

9.3.2  闪电资料应用模块172

9.3.3  决策树算法和探空资料应用模块173

9.3.4  多种资料综合预报方法174