雷電物理和防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室
實(shí)驗(yàn)室概況
中國(guó)氣象科學(xué)研究院雷電物理與防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室成立于2003年7月 。
雷電物理和防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室圍繞我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中與防雷減災(zāi)有關(guān)的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性、應(yīng)用性重大課題，開展雷電監(jiān)測(cè)、預(yù)警和防護(hù)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究，為雷電業(yè)務(wù)需求提供科技支撐和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)。該實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)大氣電學(xué)研究的重要基地，具有科學(xué)理論與業(yè)務(wù)應(yīng)用相結(jié)合的研究特色。
主要研究方向
（1）雷電物理、雷擊機(jī)理和防護(hù)技術(shù)研究
利用先進(jìn)的雷電探測(cè)手段對(duì)雷電聲、光、電、磁等參量進(jìn)行綜合同步測(cè)量，分析研究雷電的發(fā)生發(fā)展物理過(guò)程；對(duì)雷電接地過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)和研究，分析雷電與接地物及其周邊設(shè)施（特別是電子設(shè)備）的相互作用，研究雷擊機(jī)理，發(fā)展防雷新方法和新技術(shù)；開展電磁兼容試驗(yàn)研究，獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為雷電電磁干擾防護(hù)技術(shù)的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。
（2）雷電探測(cè)新技術(shù)研究
以現(xiàn)有的雷電探測(cè)手段為基礎(chǔ)，圍繞雷電探測(cè)中的重要應(yīng)用基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究；開展雷電探測(cè)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，以提升探測(cè)效率和探測(cè)精度；發(fā)展雷電探測(cè)網(wǎng)的探測(cè)性能評(píng)估方法，為雷電探測(cè)資料的合理應(yīng)用提供指導(dǎo)；開展雷電探測(cè)資料應(yīng)用研究，揭示雷電放電特征和雷電活動(dòng)規(guī)律。
（3）雷暴閃電活動(dòng)特征和雷電預(yù)警預(yù)報(bào)方法研究
利用雷電和雷暴云的綜合觀測(cè)資料，研究雷電放電的時(shí)空演變規(guī)律及其與動(dòng)力和微物理過(guò)程的耦合機(jī)制，認(rèn)識(shí)雷電活動(dòng)與其它氣象要素和天氣過(guò)程的相關(guān)關(guān)系，發(fā)展雷暴云起電、放電模式與中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式的耦合技術(shù)，開發(fā)雷電預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提高我國(guó)雷電預(yù)警預(yù)報(bào)的水平，并拓展雷電資料在災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)警和預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。
（4）雷電災(zāi)害特征及其機(jī)理研究
建立我國(guó)雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，較為全面地涵蓋雷電災(zāi)害事件的各項(xiàng)特征；對(duì)我國(guó)的雷電災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，研究我國(guó)雷電災(zāi)情的分布特征；分析雷電致災(zāi)機(jī)理，針對(duì)不同類型的災(zāi)害提出合理建議，為防雷減災(zāi)提供科學(xué)服務(wù)。
目前開展的主要研究工作
i，開發(fā)和研制高精度新型全閃電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
發(fā)展高精度GPS授時(shí)、高速數(shù)據(jù)采集、基于波形特征的閃電放電類型識(shí)別、閃電電場(chǎng)變化輻射脈沖到達(dá)時(shí)間差快速定位以及信號(hào)時(shí)域相關(guān)性和頻譜特征分析等集成新技術(shù)，對(duì)云閃、地閃和窄偶極性脈沖放電事件的進(jìn)行高效率探測(cè)和高精度定位，描繪雷電三維發(fā)展傳輸特征。
ii，開發(fā)和研制雷電聲、光、電、磁探測(cè)設(shè)備
發(fā)展和完善基于不同技術(shù)手段的雷電聲、光、電、磁探測(cè)手段，以單站或組網(wǎng)形式獲取雷電放電過(guò)程在不同頻段產(chǎn)生的信號(hào)，并基于GPS同步技術(shù)或同步觸發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同探測(cè)系統(tǒng)的同步觀測(cè)，為開展雷電物理過(guò)程雷電防護(hù)理論研究提供基礎(chǔ)技術(shù)手段。
iii，雷暴閃電活動(dòng)規(guī)律和機(jī)理研究
研究中尺度熱動(dòng)力場(chǎng)、雷暴動(dòng)力過(guò)程和微物理過(guò)程與雷暴電荷結(jié)構(gòu)形成、閃電特征（頻次、類型、極性等）等相互關(guān)系，揭示不同類型雷暴過(guò)程閃電活動(dòng)的規(guī)律和內(nèi)在機(jī)制；建立雷電活動(dòng)與多種雷暴參量之間的參數(shù)化關(guān)系，發(fā)展閃電資料的同化方法和技術(shù)；完善起放電參數(shù)化方案，發(fā)展基于中尺度數(shù)值模式的雷電模式。上述研究為雷電預(yù)警、預(yù)報(bào)研究提供了基礎(chǔ)理論支撐。
iv，開發(fā)1-2小時(shí)雷電臨近預(yù)警技術(shù)和2-6小數(shù)雷電活動(dòng)預(yù)報(bào)技術(shù)
研究融合多種時(shí)空分辨率氣象觀測(cè)資料（天氣類型、探空、衛(wèi)星、雷達(dá)、閃電定位、電場(chǎng)、雷暴模式數(shù)據(jù)等）逐步預(yù)警雷電活動(dòng)發(fā)生的新思路，發(fā)展多源數(shù)據(jù)資料綜合分析新技術(shù)，探索雷電臨近預(yù)警的產(chǎn)品形式，開發(fā)1-2小時(shí)雷電臨近預(yù)警業(yè)務(wù)平臺(tái)。在中尺度WRF和GRAPES模式中寫入起、放電參數(shù)化方案，開發(fā)中尺度雷電模式，開展預(yù)報(bào)試驗(yàn)，建設(shè)測(cè)試預(yù)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)2-6小時(shí)雷電活動(dòng)預(yù)報(bào)。上述兩個(gè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究雷電活動(dòng)無(wú)縫隙預(yù)報(bào)的融合技術(shù)。
v，開展雷電物理過(guò)程精細(xì)化綜合觀測(cè)研究和真實(shí)雷電電磁環(huán)境下的防護(hù)新技術(shù)測(cè)試試驗(yàn)
以廣州雷電野外試驗(yàn)基地為依托，以雷電野外試驗(yàn)和測(cè)試平臺(tái)為基礎(chǔ)，完善人工觸發(fā)雷電技術(shù)，進(jìn)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(cè)量技術(shù)，發(fā)展野外環(huán)境下多參量閃電數(shù)據(jù)和雷電防護(hù)測(cè)試數(shù)據(jù)的同步采集技術(shù)，獲取雷電過(guò)程及其耦合過(guò)程的綜合觀測(cè)資料，細(xì)化和深化對(duì)閃電放電物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)，揭示自然閃電源引致電子和電氣設(shè)施損毀的機(jī)制，為雷電防護(hù)理論和標(biāo)準(zhǔn)研究提供科技支撐。
科研團(tuán)隊(duì)情況
雷電物理和防護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定人員14人，其中研究員3人，副研究員和高級(jí)工程師7人。另有流動(dòng)人員（含博士和碩士研究生、訪問(wèn)學(xué)者等）15人。實(shí)驗(yàn)室人員以中青年科技骨干為主，40歲以下的固定工作人員11人，其中5獲評(píng)為中國(guó)氣象科學(xué)研究院優(yōu)秀青年，2人入選中國(guó)氣象科學(xué)研究院高層次人才培養(yǎng)計(jì)劃。
代表性成果
i，自主開發(fā)了高精度新型閃電探測(cè)系統(tǒng)，具有對(duì)云閃、地閃和窄偶極性脈沖放電事件的三維時(shí)空探測(cè)能力，該系統(tǒng)在技術(shù)創(chuàng)新、探測(cè)能力和應(yīng)用前景方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)和潛力。
ii，在WRF模式中初步實(shí)現(xiàn)起電、放電參數(shù)化的寫入，這在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先的工作，不僅為我們?cè)谥谐叨缺尘皸l件下研究閃電活動(dòng)的機(jī)理提供了重要手段，也為未來(lái)閃電預(yù)報(bào)試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
iii，閃電和降水、云內(nèi)粒子含量、臺(tái)風(fēng)發(fā)展強(qiáng)度及路徑等關(guān)系的建立，為閃電資料的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
iv，雷電臨近預(yù)警系統(tǒng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在該平臺(tái)方面的空白，其中集成運(yùn)用了多項(xiàng)創(chuàng)新方法，并率先提出了雷電臨近預(yù)警的產(chǎn)品形式。該系統(tǒng)在全國(guó)24個(gè)省市氣象部門得到推廣，在諸如世博會(huì)、大運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)的雷電預(yù)警中發(fā)揮了重要作用，并在比如人工影響天氣、森林防火等部門得到應(yīng)用。
v，雷電野外試驗(yàn)和測(cè)試平臺(tái)是我國(guó)當(dāng)前較為完善的集雷電觀測(cè)和防護(hù)試驗(yàn)為一體的平臺(tái)，創(chuàng)新性的解決了大空間尺度內(nèi)、多參量閃電及防護(hù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的同步高精度采集，獲取了大量的第一手資料?；谠撈脚_(tái)開展了自動(dòng)氣象站、無(wú)線通訊基站、高電壓輸電線路、埋地電纜、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電涌保護(hù)器等設(shè)備雷電防護(hù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果有力推動(dòng)了防雷器件測(cè)試裝置及方法的革新。
vi，高建筑雷電放電過(guò)程的觀測(cè)試驗(yàn)和研究在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了自然地閃下行梯級(jí)先導(dǎo)擊中上行連接先導(dǎo)頭部以下（非頭部-頭部連接）的現(xiàn)象。同時(shí)，以該試驗(yàn)為基礎(chǔ)發(fā)展的基于雙站光學(xué)觀測(cè)重建三維閃電通道的技術(shù)有利于克服原有二維觀測(cè)的局限性，為更加客觀的認(rèn)識(shí)閃電發(fā)展、傳播和連接特征提供了一種途徑。
vii，自主建立的全國(guó)雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)是我國(guó)第一個(gè)以雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)為主要搜集對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。以全國(guó)雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展的雷電災(zāi)害特征研究系統(tǒng)揭示了我國(guó)雷電災(zāi)害的時(shí)空分布、行業(yè)分布、環(huán)境分布、人員分布等特征。
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景
雷電臨近預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)
一次地面觸發(fā)閃電
一次空中觸發(fā)閃電
來(lái)源：中國(guó)氣象科學(xué)研究院官方網(wǎng)站
