捕捉雷电辐射场传播踪迹 建立雷电流信息统计平台

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轰隆隆响彻天际的雷鸣，刹那间划过长空的电闪曾经是远古文明史上的神圣使者。晴天霹雳通常承载着神秘的力量无数次出现在古老的传说中，让人敬畏。直到18世纪中期，本杰明・富兰克林本着科学客观的实践精神在暴风雨中成功捕捉到了雷电，从而开启了人类对雷电这一自然现象的理性认识之路。

雷电播散了火种。为人类利用，生活方式随之发生根本变化，生生不息，绵远流长。但是雷电活动频繁、产生的电磁脉冲强，直接危害到电力、能源、通讯、交通、航空航天等领域的安全运行，防雷减灾始终是人类长期奋斗的一个目标。电力系统的安全运行关系到国计民生的方方面面，我国高度重视电网的防雷保护，在不同电压等级的输电线路和变电站采取了大量措施。尽管如此，每年由于雷电造成的输电线路绝缘闪络和电力能量传输中断等故障仍频繁发生，直接和间接经济损失巨大。随着我国超／特高压电网的快速发展，特别是特高压输电工程的积极推进，在治理超／特高压电网雷害时遇到了世界各国共同面临的难题。雷电流等基础统计参数的匮有效途径之一。但是。雷电辐射电磁场传播过程中由于各种原因产生的衰减和色散直接影响反演雷电流的精度。在《中国电机工程学报》(Proceedings of theCSEE)2009年12月第36期发表的《应用矩量法分析山体对雷电辐射场的影响》，作者对广泛存在于雷电辐射电磁场传播路径中的山体的影响进行了深入研究。基于矩量法，将山体处理为有损介质体，分别讨论了山体电阻率、高度、宽度以及山体距雷击点和观测点的距离对雷电辐射场的影响，并应用快速傅里叶变换得到相应的时域结果。计算结果表明在一定范围内山体对雷电辐射场的影响显著。

华北电力大学的张明霞、赵志斌、崔翔及国家电网电力科学院的陈家宏、谷山强等科研人员，在国家自然科学基金，国家电网公司的支持下，通过数值计算以及实验测试开展了一系列工作，就雷电辐射场在地表传播过程中各种固有、随机的因素进行了分析，得出了其对雷电辐射电磁场影响的一般规律，实现了给予雷电辐射场反演雷电本体的基础研究。

雷电辐射电磁场在地表传播规律的把握对基于雷电辐射场测量的雷电流遥测具有重要意义，使得雷电流长期、大范围、实时监测，建立雷电基本信息统计资料库成为可能。

延伸阅读――雷电流

什么是雷电流

指直接雷击时，通过被击物体。而泄入大地的电流。

雷电流的危害

雷电是危害人类最严重的气象灾害之一。雷电对人体的伤害，有电流的直接作用和超压或动力作用，以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间，电流迅速通过人体，重者可导致心跳、呼吸停止，脑组织缺氧而死亡。另外，雷击时产生的是火花，也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤，亦可使人体出现树枝状雷击纹，表皮剥脱，皮内出血，也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。

雷电的功与过

任何事物都是一分为二的。大气中雷电的发生，有它带来灾害的一面，也有它功绩的一面。对它的灾害面人们了解较多，而对它的功绩可能鲜为人知。那么，它的主要功绩有哪些呢?

第一，雷电很重要的功绩是制造化肥。雷电过程离不了闪电，闪电的温度是极高的，一般在3万度以上，是太阳表面温度的5倍!闪电还造成高电压。在高温高电压条件下，空气分子会发生电离，等它们重新结合时，其中的氮和氧就会化合为亚硝酸盐和硝酸盐分子，并溶解在雨水中降落地面，成为天然氮肥。据测算，全球每年仅因雷电落到地面的氮肥就有4亿吨。如果这些氮肥全部落到陆地上，等于每亩地面施了约2公斤氮素，相当于10公斤硫酸铵!

第二，雷电还能促进生物生长。雷电在发生时，地面和天空间电场强度可达到每厘米万伏以上。受这样强大的电位差的影响，植物的光合作用和呼吸作用增强。因此，雷雨后一至两天内植物生长和新陈代谢特别旺盛。有人用闪电刺激作物，发现豌豆提早分枝，而且分枝数目增多，开花期也早了半个月：玉米抽穗提早了7天；而白菜增产了15％～20％。不仅如此，如果作物生长期能遇上5～6场雷雨，其成熟期也将提前一星期左右。

第三，雷电能制造负氧离子。负氧离子又称空气维生素，可以起到消毒杀菌、净化空气的作用。在雷雨后，空气中高浓度的负氧离子，使得空气格外清新，人们感觉心旷神怡。

第四，雷电还有巨大的能量。地球上平均每秒有100次闪电，一次闪电约释放8千瓦时的电能，因此，每年全世界的雷电约放出250亿千瓦时的能量。遗憾的是，人类目前还无法对它加以利用。

防雷须知

雷电发生时产生的雷电流是主要的破坏源，其危害有直接雷击、感应雷击和由架空线引导的侵入雷。如各种照明、电讯等设施使用的架空线都可能把雷电引入室内，所以应严加防范。

一、雷击易发生的部位

1　缺少避雷设备或避雷设备不合格的高大建筑物、储罐等：

2　没有良好接地的金属屋顶：

3　潮湿或空旷地区的建筑物、树木等：

4　由于烟气的导电性，烟囱特别易遭雷击：

5　建筑物上有无线电而又没有避雷器和没有良好接地的地方。

二、预防雷电的方法

1　建筑物上装设避雷装置。即利用避雷装置将雷电流引入大地而消失，

2　在雷雨时，人不要靠近高压变电室、高压电线和孤立的高楼、烟囱、电杆、大树、旗杆等，更不要站在空旷的高地上或在大树下躲雨。

3　不能用有金属立柱的雨伞。在郊区或露天操作时，不要使用金属工具，如铁撬棒等。

4　不要穿潮湿的衣服靠近或站在露天金属商品的货垛上。

5　雷雨天气时在高山顶上不要开手机，更不要打手机。

6　雷雨天不要触摸和接近避雷装置的接地导线。

7　雷雨天，在户内应离开照明线、电话线、电视线等线路，以防雷电侵入被其伤害。

8　在打雷下雨时，严禁在山顶或者高丘地带停留，更要切忌科技之声继续蹬往高处观赏雨景，不能在大树下、电线杆附近躲避，也不要行走或站立在空旷的田野里，应尽快躲在低洼处，或尽可能找房屋或干燥的洞穴躲避。

9　雷雨天气时，不要用金属柄雨伞，摘下金属架眼镜、手表、裤带，若是骑车旅游要尽快离开自行车，亦应远离其他金属制物体，以免产生导电而被雷电击中。

10　在雷雨天气，不要去江、河、湖边游泳、划船、垂钓等。

11　在电闪雷鸣、风雨交加之时，若旅游者在旅店休息，应立即关掉室内的电视机、收录机、音响、空调机等电器，以避免产生导电。打雷时，在房间的正中央较为安全，切忌停留在电灯正下面，忌倚靠在柱子、墙壁边、门窗边，以避免在打雷时产生感应电而致意外。

如遇雷雨天气，市民最好躲入一栋装有金属门窗或设有避雷针的建筑物内。一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦这些建筑物或汽车被雷击中，它们的金属构架或避雷装置或金属本身会将闪电电流导入地下。

此外，从电闪雷鸣的形成和发生过程来看，空旷场地上、建筑物顶上、高大树木下、靠近河湖池沼以及潮湿地区是雷击事故多发区。