氣象儀器和觀測(cè)方法指南-第24電源定位

24章天電源的定概定天電之源——閃電。其次，天電僅僅是一種自然現(xiàn)象，它提供了一種對(duì)閃電進(jìn)行探測(cè)和/或定位的方flash云地閃(Cloud—to—groundflash)：具有現(xiàn)實(shí)意義的一種云–地間的閃電類(lèi)型，簡(jiǎn)稱(chēng)為地閃。定向儀（Directionfinder,DF：探測(cè)天電到達(dá)方向的一種儀器。閃電(Flash)：所有的閃電事件過(guò)程，由一個(gè)或個(gè)回?fù)艉兔恳淮伍W擊的先導(dǎo)組成。閃電計(jì)數(shù)器(Flashcounter)：用于記錄站點(diǎn)附近地區(qū)閃電發(fā)生次數(shù)的儀器。（（Sferic（Staticstroke單（kA確定閃電探測(cè)/的性能需要一定參數(shù)。局地警報(bào)裝置，如閃電計(jì)數(shù)器，涉及的參數(shù)有：氣象Holle,LopezWatson(1990)中都提供了有關(guān)使用閃電定位資料的例子。可用來(lái)提供對(duì)這些的警報(bào)。通過(guò)自動(dòng)系統(tǒng)可以直接發(fā)布局地警報(bào)，而通過(guò)預(yù)報(bào)員的解釋則可觀測(cè)測(cè)向儀閃電進(jìn)行定位。24.2節(jié)中論述了業(yè)務(wù)性。（5~10kHzolland,19881μs源的定位要求確定幾個(gè)站的到達(dá)時(shí)間差。使站點(diǎn)同步的一般要求是使用準(zhǔn)確的校時(shí)裝置，如由導(dǎo)24.4節(jié)。yons,1984，24.3.6節(jié)。局地閃電探測(cè)市場(chǎng)情況的有用信息和對(duì)其性能的可能會(huì)有的研究大概局地系統(tǒng)在這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展已略于。JohnsonJanota（1982）5臺(tái)儀器比對(duì)結(jié)果仍有一些成果。關(guān)于局地探測(cè)器在這JohnsonJanota（1982）的比對(duì)觀測(cè)中，高靈敏度稱(chēng)作雷暴傳感器的儀器出現(xiàn)在市場(chǎng)上。它基本上屬于應(yīng)用于現(xiàn)向儀站網(wǎng)中的測(cè)向儀（見(jiàn)24.2.1160km，雷暴傳感器已廣泛應(yīng)用于研究機(jī)構(gòu)與公司，因?yàn)楦鼮闇?zhǔn)20~50km半徑范圍內(nèi)發(fā)生的閃電放電進(jìn)行計(jì)數(shù)而設(shè)計(jì)的，它依賴(lài)于儀器靈敏能在各種雷電活動(dòng)中用作警報(bào)裝置，從中獲得有關(guān)正在近的雷暴的短時(shí)信息。第三種型號(hào)的儀器基于探測(cè)與雷暴云有關(guān)的高靜電場(chǎng)由于場(chǎng)強(qiáng)隨距離增大而陡降將有使用范圍限制在10~0在這種情況下不是基于近的雷暴單體的距離而是基于天頂或近的雷暴電場(chǎng)從警報(bào)閾值到閃電擊穿值形成的時(shí)間。當(dāng)電場(chǎng)超過(guò)閾值時(shí)發(fā)生電暈放電JohnsonJanota（1982）的理論，電暈點(diǎn)儀器對(duì)周?chē)脑胍糸W電定位測(cè)向系測(cè)向Krider,Noggle和Uman（1976）以及Maier（1984）介紹了此類(lèi)設(shè)備，可以做成一種集成結(jié)脈沖表面波本身在過(guò)程中經(jīng)過(guò)地形時(shí)會(huì)被修正，一個(gè)從電離層反射的輕度延時(shí)的分量又疊加其40k測(cè)向儀站網(wǎng)的結(jié)3個(gè)測(cè)向儀。于平行（基線）的方位出現(xiàn)最小化，一個(gè)小規(guī)模的站網(wǎng)應(yīng)形成規(guī)則形狀（3DF系統(tǒng)應(yīng)為等邊三角400km范圍內(nèi)的站點(diǎn)達(dá)到更好的性能，兩個(gè)相鄰的站之間應(yīng)相距可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)際站網(wǎng)結(jié)構(gòu)也基于能否找到這樣一些站點(diǎn)這些站點(diǎn)不受性建筑物或地形特征員或許有用，盡管測(cè)向儀不太需要。改善定位準(zhǔn)確度及網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)效率（24.2.3節(jié)，系統(tǒng)使用中心站位置分析器（A）來(lái)接收測(cè)向儀的資料并進(jìn)行定位計(jì)算。如果通信線路是固定的，AF資料的到達(dá)時(shí)間來(lái)確定其一致性：如果通信是較便宜的包封轉(zhuǎn)換式，A根據(jù)閃電本身所提供的一致信息每一測(cè)向儀的時(shí)鐘當(dāng)A收到的一致性資料來(lái)自?xún)蓚€(gè)以上測(cè)向儀時(shí)（見(jiàn)，節(jié)20ms，但若測(cè)向儀未探測(cè)到閃電的第一閃擊時(shí)，而將第二閃擊作為第一閃擊報(bào)告時(shí)，則其一致性喪失。50ms的一致性窗口100ms以下，這樣才能避免錯(cuò)誤的一致性。24.2.3測(cè)向儀站網(wǎng)的定位準(zhǔn)確性與Mach，MacGorman和Rust（1986）3DF3次（DF站各作一次，從而可收集到許多觀測(cè)結(jié)果，以覆蓋所有的方向與距離，10°。事實(shí)上，MachOrville的方法運(yùn)用于相同的資料可導(dǎo)致不同的系統(tǒng)誤差估計(jì)。Passi和Lopez(1989)誤差與隨機(jī)誤差解耦。當(dāng)從有代表性的歷史資料集中建立了系統(tǒng)修正曲線后，Orville的方法有可能是）閃電性能的另一個(gè)因素是其探測(cè)效率。Mach,MacGorman和Rust（19864個(gè)站的DF70%左右。檢驗(yàn)方法是通過(guò)與地面真實(shí)資4DF系統(tǒng)，Tuomi（1991）確定了測(cè)得的定位閃電數(shù)是如何依賴(lài)于有50%到80%可探測(cè)到。結(jié)論是，含有兩個(gè)測(cè)向儀的系統(tǒng)探測(cè)到這些閃電的可能性?xún)H為50%，有370%–80%Mach已提出過(guò)的結(jié)論。這就意指有一10%量級(jí)的云地閃沒(méi)有探測(cè)到。）24.2.4測(cè)向。一旦找到合適的站點(diǎn)并建立通訊線路，一個(gè)測(cè)向儀站網(wǎng)是相對(duì)容易建立的適合的過(guò)電壓保護(hù)，其技術(shù)性能相當(dāng)可靠，基本上不需要什么。。主要的工作涉及A的操作和資料質(zhì)量控制操作即對(duì)資料顯示和資料流向用戶(hù)以及存檔結(jié)果準(zhǔn)確度，并根據(jù)探測(cè)效率界定真正的覆蓋區(qū)域。到達(dá)時(shí)間的例區(qū)域到達(dá)時(shí)間TOADF站網(wǎng)明顯地少得多，因?yàn)檫@個(gè)原因，這部分內(nèi)容與前面的內(nèi)容相比相對(duì)簡(jiǎn)要些。許多敘述著重這兩個(gè)系統(tǒng)的相似性與差異之處。到達(dá)時(shí)間安裝。也就是說(shuō)，記錄到達(dá)時(shí)間而不是方向，可以避免站點(diǎn)誤差。將100μs的時(shí)間段0.2μs，確定極性與峰值出現(xiàn)的時(shí)間，并將所有這些信息傳輸網(wǎng)絡(luò)到達(dá)時(shí)間（TOA）站網(wǎng)的定位準(zhǔn)確度與探TOA相應(yīng)地在空間上會(huì)產(chǎn)生小于或等于1km量級(jí)的誤差。因?yàn)閭鬏斅窂讲煌鴮?dǎo)致傳輸時(shí)間的誤差范圍為1μs的量級(jí)。然而，可能由傳輸環(huán)境的影響而導(dǎo)致的較大誤差，出現(xiàn)在主閃擊脈沖上升時(shí)刻。閃電定位與脈沖最初的上升相對(duì)應(yīng)，而脈沖的峰值出現(xiàn)稍稍滯后（MacGornam和Rust，1988。一個(gè)閃根據(jù)制造商提供的報(bào)告，4～6個(gè)站點(diǎn)組成的TOA站網(wǎng)的探測(cè)效率是所檢測(cè)閃電的80%～85%。由于閃電總是可以覺(jué)察的，即便其中的一次閃擊丟失了（DF也是這樣，而對(duì)閃電來(lái)說(shuō)其探測(cè)到達(dá)時(shí)間（TOA）到達(dá)時(shí)差閃電到達(dá)時(shí)間差異系統(tǒng)站網(wǎng)是由英國(guó)氣象局建立的以驗(yàn)證在整個(gè)歐洲和東地區(qū)大范圍的閃電定位。ATD*技術(shù)是為了提高在長(zhǎng)距離的定位準(zhǔn)確度。由于在長(zhǎng)距離中的影響，天電波形發(fā)生變到達(dá)時(shí)差閃電（ATD）定位站這包括了英國(guó)分離相距從300～900km不等的5個(gè)探測(cè)儀。另外有兩個(gè)更遠(yuǎn)的探測(cè)站在直布羅陀1700km3300km到達(dá)時(shí)間差異（ATD）系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確度和探測(cè)效目前的定位準(zhǔn)確度在英國(guó)為1～2km，歐洲為2～5km，東為5～10km。除此以外，準(zhǔn)確度在12000km范圍內(nèi)的變化幅度為1%～2%。若非英屬的探測(cè)器資料失卻，則在英國(guó)之外的探測(cè)準(zhǔn)確度10倍。25%～70%之間。到達(dá)時(shí)間差異（ATD）LORAN-CGPS定期進(jìn)行常測(cè)向儀（DF）和到達(dá)時(shí)間（TOA）站網(wǎng)的比DF2070TOA系統(tǒng)作為一個(gè)有顯著區(qū)別的系統(tǒng)出現(xiàn)TOA的報(bào)告卻很少，兩套系統(tǒng)之間的比對(duì)數(shù)量仍較少。因而，這里介紹的結(jié)果不能直接推廣并完全新的閃電的機(jī)構(gòu)都應(yīng)關(guān)注當(dāng)時(shí)的形勢(shì)，并應(yīng)盡可能多地參考有關(guān)的新的報(bào)告。關(guān)于比對(duì)的問(wèn)題它們尚未在一般的雜志中出而只是出現(xiàn)在一些較難獲得的機(jī)構(gòu)報(bào)告中。MacGorman和Rust（1988）所作的比對(duì)曾在會(huì)議上做過(guò)口頭報(bào)告，但是實(shí)際上并未列入會(huì)議Murphy(1988)Oskarsson(1989)進(jìn)行的并已在瑞典的一個(gè)報(bào)告中出。根據(jù)Murphy(1988)的結(jié)論，大部分DF站網(wǎng)的平均定位誤差在3km左右，在設(shè)有短基線系統(tǒng)的區(qū)域中，誤差可能低于1km，而在長(zhǎng)基線系統(tǒng)的區(qū)域中為5km。檢測(cè)效率的典型值是70%，誤檢35%～45%，而很可能這些數(shù)據(jù)因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步已得到改善。Oskarsson(1989)TOADF系統(tǒng)的比對(duì)。TOA*原文誤為T(mén)OA—kFLope1989AF系統(tǒng)1～1.54F站網(wǎng)在進(jìn)行系統(tǒng)修正與最優(yōu)化5（uomi1991DFTOATOADFTOA系統(tǒng)各站之間的通訊可DFTOA系統(tǒng)站點(diǎn)，才能對(duì)所需要覆蓋的地區(qū)提供有用的定位準(zhǔn)確度DF/TOA測(cè)向儀系統(tǒng)（DF）與到達(dá)時(shí)間系統(tǒng)（TOA）的技術(shù)結(jié)150km范圍內(nèi)提供很好的探測(cè)準(zhǔn)確度和很高的檢測(cè)效率。展示與分發(fā)閃電資用的方法之一是將閃電位置疊加在天氣或圖像顯示屏幕上來(lái)識(shí)別活躍的云。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為有的研究人員分發(fā)實(shí)時(shí)的或歷史的閃電位置提供了無(wú)限的空間所遇到的問(wèn)題參考文Bent,R.B.andLyons,W.A.,1984:TheoreticalevaluationsandinitialexperiencesofLPATS(lightningpositionandtrackingsystem)tomonitorlightninggroundstrikesusingatime-of-arrival(TOA)technique.PreprintsoftheSeventhInternationalConferenceonAtmosphericElectricity,Albany,NewYork,AmericanMeteorologicalSociety,pp.317-324.Grandt,C.andVolland,H.,1988:LocatingthunderstormsinSouthAfricawithVLF 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