地电场观测中雷电干扰变化特征分析
地电场观测中系统干扰分析
电场 台 站 观 测 人 员 的 日常 观 测 有 所 帮 助 ， 助 于 地 震 地 电场 异 常 的识 别 判 定 。 有 关键词 地电场 ； 观测 系统 ； 扰 ； 析 ； 理 干 分 处
ｎｏ － ｏｌｒｓ ｄ ｅ ｅ ｔｏ ｎ ｐ ａ ｉｅ ｌ ｃ ｒ ｄ
图 ３ 地 电 场 电极 电位 传 递
Ｆｉ ３ Ｄｒ ｗ ｉ ｆｇｅ ｅｅｃ ｒｃ ｆｅ ｄ ｓ ｇ． ａ ｎｇ ｏ ｏ ｌ ｔ ｉ ｉｌ ｅ ｅ ｒ ｔ ｎｔａ ｒ ｎｓｔｖｅ ｌ ｔｏｄ ｐｏ ｅ ｉｌｔａ ｉｉ
布设 ＮＳ和 Ｅ 两个 正交测 向与一个 斜 交测 向 （ １ ； ｗ 图 ） 电极 均 为 Ｌ ＧＢ型 Ｐ Ｃ２ ｂ １固体不 极 化 电 极， 埋深 约 ２ ５ 测线 均采 用镀锌 铠 装 电缆 ， 地 布设 ， ． ０ｍ； 埋 电缆 埋深 在 １ ２ｍ 以下 。观测 系统 ． 配 置参数 见表 １ 。吉林 省 地 电场观 测 系 统 的建 设 及 布极 区 的环境 状 况 均符 合 《 范 》 求 （ 规 要 中
场 观测本 身 易受 区域 电磁环 境 以及气 候 因素 等干 扰 的特点 ， 观测 中干扰 因素 也 随之 增 多 。应
用 吉林省 ６ 地 电场 台站 的观测数 据 ， 个 依据 笔者 多年 的地 电场 观测 实践 和经验 ， 对地 电场 观测
中出现 的观测 系统 干扰 加 以分析 ， 并提 出可 行 的处理 方法 与措 施 ， 希望能 够对 地 电场 台站观测 人 员 的 日常 观测 ， 尤其 是准 确识 别地震 地 电场 异常 变化有 所 帮助 。
地面气象观测站防雷常见问题及其对策侯
地面气象观测站防雷常见问题及其对策侯地面气象观测站是天气预报和气象科研的重要基础设施，能够记录和监测大气中的各种气象要素，为气象预报和科研提供必要的数据支持。
地面气象观测站在使用过程中常常会遇到雷电天气带来的影响，导致设备受损或者数据异常，因此防雷工作成为了地面气象观测站管理的重要内容。
下面将针对地面气象观测站在雷电天气中常见的问题及其对策进行探讨。
一、地面气象观测站在雷电天气中常见问题1. 低空放电对设备的影响低空放电是雷电活动的一种表现形式，当发生低空放电时，观测站设备很容易受到电磁干扰而受损，严重影响气象数据的准确性和可靠性。
2. 设备故障和损坏雷电天气容易导致地面气象观测站的设备故障和损坏，包括雷电击中设备、设备线路引起的电气故障、设备内部元件受损等，直接影响观测数据的采集和传输。
3. 数据异常在雷电天气中，地面气象观测站所采集的数据往往出现异常，包括温度、湿度、气压等气象要素的异常值，严重影响数据的可信度和准确性。
1. 设备防雷保护地面气象观测站的设备在安装过程中需要做好防雷保护工作，包括安装避雷针、接地线以及使用防雷接口等设备，确保设备在雷电天气中免受损害。
2. 设备维护和检修定期对地面气象观测站的设备进行维护和检修，保证设备的正常运行和稳定性，及时发现并处理可能存在的安全隐患。
3. 数据监测和校正建立健全的数据监测体系，对地面气象观测站采集的数据进行实时监测和校正，及时发现异常数据并及时处理，确保数据的可靠性和准确性。
4. 人员培训和安全意识教育加强对地面气象观测站工作人员的培训和安全意识教育，提高员工对雷电天气的防护意识和应急处置能力，确保人员的安全和设备的正常运行。
5. 合理的工作流程和预案地面气象观测站在雷电天气中往往面临诸多安全隐患，因此加强防雷工作是保障设备安全和数据可靠性的关键。
地面气象观测站管理部门和相关人员必须高度重视雷电天气对设备和人员的安全影响，并制定相应的防护措施和应急预案，确保设备和人员在雷电天气中的安全和稳定。
地面气象观测站防雷常见问题及其对策侯
地面气象观测站防雷常见问题及其对策侯随着科技的发展和社会的进步，地面气象观测站的作用越来越重要。
地面气象观测站可以监测天气变化，提供天气预报和气象信息，为人们的生产生活提供重要的参考依据。
由于气象观测站通常建设在户外，遭受雷击的风险较大。
地面气象观测站的防雷工作显得尤为重要。
本文将介绍地面气象观测站防雷的常见问题及其对策。
1.1 设备受损地面气象观测站内设备受雷击后易受损，甚至损坏。
这些设备包括降水计、温度计、风速仪等，损坏将直接影响气象观测站的正常工作，也可能导致误差的产生。
1.2 信号干扰由于雷电放电会产生强烈的电磁场，容易对地面气象观测站产生干扰，导致信号不稳定，数据不准确。
1.3 人员安全地面气象观测站通常设置在高处或者开阔地带，人员在雷雨天气进行观测工作容易受雷击威胁。
二、地面气象观测站的防雷对策为了解决以上问题，保障地面气象观测站的安全和正常运行，需要采取一系列的防雷对策。
2.1 地面气象观测站防雷设施建设在建设地面气象观测站时，需考虑合理布局和合理降低建筑物的高度，设立避雷针和接地网等设施，将雷电引向地下，避免设备受雷击受损。
建筑物的材质也应考虑到抗雷击能力。
2.2 设备防雷保护地面气象观测站内设备应安装防雷装置，减少雷电对设备的影响。
常见的防雷装置有避雷针、过压保护器等。
通过这些装置，可以及时将雷电导入地下，减少对设备的损害。
2.3 信号传输线路的保护在信号传输线路中加装过压保护器，将雷电导入地下，减少对信号传输的影响，保证观测数据的准确性。
在雷雨天气，地面气象观测站人员需要采取安全措施，如尽量避免户外工作，在雷雨即将来临时暂停观测工作等，以确保人员的安全。
2.5 定期检测、维护地面气象观测站的防雷设施和设备防雷装置需要定期检测和维护，以确保其正常运行。
对于老化的防雷设施或者设备，应及时更换或维修。
地面气象观测站的防雷工作对于保障观测数据的准确性和人员的安全至关重要。
在日常管理中，需要加强对防雷设施和设备的维护，及时发现问题并进行处理，确保地面气象观测站的正常运行。
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴是常见的天气现象，带来了丰富的降水、狂风和雷电等天气元素。
其中，雷电是由于强烈的云内垂直气流作用下，云间大量水滴、冰晶的碰撞和摩擦，产生巨大静电能而形成的自然现象。
雷电的产生与大气中大规模水汽的存在有关，虽然地球上蕴藏的水汽总量很大，但地球大气中的水汽分布很不均匀，大部分水汽集中在热带和亚热带地区。
在这些地区，强热力作用和大气扰动的影响下，产生了较强的对流和垂直气流运动，为雷电的形成提供了条件。
雷电的形成和发展是一个复杂的过程，涉及到大气中水汽的运动、云微物理过程、电荷的产生和分布等多个方面。
由于雷电的突发性和破坏性，能够准确预警雷电活动对于社会的安全和经济发展具有重要意义。
因此，基于多源观测资料的雷电预警研究成为科学家们的关注焦点。
地面电场是雷电活动的一个重要特征之一，通过对地面电场的观测可以了解雷电云的垂直发展过程和活动强度。
地面电场观测用到的仪器是闪电探测器，它通常由一个接收天线和相关的信号处理系统组成。
当闪电发生时，雷电放电的电流会引起感应电场的变化，闪电探测器通过接收感应电场信号，可以实时监测到雷电活动并进行预警。
除了地面电场观测，雷电预警研究还需要其他多源观测资料的支持。
例如，雷达观测可以提供雷暴云的立体结构和降水特征等信息，红外卫星观测可以提供雷暴云顶温度和云顶高度等指标，地闪观测可以揭示雷电活动的时空分布规律。
这些观测资料能够为雷电预警研究提供丰富的基础数据，并结合气象模型和预报技术，对雷电活动进行准确预测。
雷电预警研究的核心是要建立起雷电活动与各种观测资料之间的联系。
首先，需要分析和研究雷暴云的形成和发展机制，了解它们的演变规律和影响因素。
根据雷达观测、红外卫星观测和地闪观测等数据，可以对雷暴云进行特征分析，揭示雷电形成的机制和规律。
同时，还需要对不同类型的雷电活动进行分类和分析，例如云地闪电、云云闪电和地云闪电等，以便更好地建立雷电活动的统计学模型。
地电场观测中雷电干扰变化特征分析
中图分 类号 ： Ｐ ３ １ ５
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ３ ２ ６ — ０ ２
电场 是 地 壳 局 部 物 理 、化 学 条件 变化 引 起 的 局 部 性 电场 ； ０ 引 言 自然 电场 、 大 地 电场 是 构 成地 电场 的 两 大 电场 。 自然 大地 电场 是 太 阳、 太 阴 活 动和 地 球 自转及 星 际 磁 场 等 引起
ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｊ ｕ ｍ ｐ ｕ ｐ ａ ｎ ｄ ｄ ｏ ｗ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｍｏ ｓ ｔ ｌ ｙ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｓ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｎ ｉ ｎ ｇ ， ６ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ａ ｔ ｈ ｑ ｕ ａ ｋ ｅ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 摘要 ： 利用昌黎地震 台 ２ ０ ０ ２ 年以来的地 电场资料 ， 对观测 中常见的雷电干扰 问题进行 了变化形态特征 分析 。结果表明： 雷电或
成都地震台地电场观测干扰因素分析
１ 地电场观测简介
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究
雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究引言：雷暴天气是一种常见的自然现象，在人们的日常生活中经常遇到。
而雷电是雷暴天气的主要现象之一，具有瞬时性、破坏性和危险性等特点。
因此，提前进行雷电预警并加强预防措施对于人们的生命财产安全至关重要。
近年来，随着雷暴预警技术的日益完善和观测手段的不断发展，基于多源观测资料的雷电预警研究引起了广泛关注。
本文将重点探讨雷暴云地面电场特征和基于多源观测资料的雷电预警研究。
一、雷暴云地面电场特征雷暴云是雷电发生的重要环境之一，对雷暴云的地面电场特征进行深入研究对于准确雷电预警具有重要意义。
首先，雷暴云地面电场特征主要包括雷暴云的电荷分布、电场强度和空间分布。
雷暴云内部的负电荷区域与正电荷区域之间形成了强烈的电场变化，正负电荷之间的差异性导致了大气局部电磁场的形成。
其次，雷暴云地面电场的强度与雷暴发展过程中的云内温度、湿度、气流分布等因素有着密切的关联。
最后，雷暴云地面电场的空间分布呈现出多样性，存在着电场强度较大的区域和电场强度较弱的区域。
雷暴云地面电场的特征研究为基于多源观测资料的雷电预警提供了基础。
二、多源观测资料的雷电预警研究基于多源观测资料的雷电预警研究是利用雷暴云形态、云电性质、地面观测和气象因子等多种观测数据，通过建立合适的数学模型和算法对雷电进行监测和预警的过程。
当前主要的多源观测资料包括雷达、卫星、地闪观测等。
其中，雷达在雷电预警中起到重要作用，通过雷达反射率、速度和谱宽数据可以对雷云的变化进行实时观测。
而卫星观测可以提供雷暴云的形态和分布信息，帮助识别雷云的类型和发展趋势。
地闪观测则是通过对雷电产生时所产生的电磁信号进行接收和分析，以实现对雷电活动的实时监测和预警。
多源观测资料的应用使得雷电预警的准确性和时效性得到显著提升。
三、基于多源观测资料的雷电预警研究方法在基于多源观测资料的雷电预警研究中，主要采用的方法包括雷达回波组合、卫星图像分析以及地闪观测数据处理等。
南京地震台地电场观测干扰分析
率 观测 ， 那 么地 电阻率就 停止 供 电 ， 待 地 电场 观测
完 毕后再 进行 地 电阻 率 的观 测 （ 原 Ｚ Ｄ ８ Ｂ仪 器 和
Ｚ Ｄ ９ Ａ仪器 同场 观 测模 式 ） 。 经过 “ 九五” 改造 和 “ 十五” 建设 ， 现 在 多 数 地 电 台 站 使 用 的 仪 器 为
２ 南京地震 台地 电场观测 干１为南 京 地震 台 ２ ０ １ ４年 １月 ２ ２ 日至 ３ １ 日地 电场 分钟 值 时 序 曲线 图 ， 各 方 向上 的 日变都 很 清楚 ， 但 日变 形 态 有 所 区 别 。 北 南 向显 示 为
峰一 谷一 谷一 峰 ， 即双 峰双 谷 ， 也 就是 说半 日波 比 较 明显 ， 如 多 日资 料连 续作 图 ， 即可显 示为 南北 测 道 的 电场 日变 形 态 为 双 峰 双 谷 。而 东 西 测 道 为 峰一谷一 峰的 日变形 态 ，即东 西测 道 显示 为 双 峰
大 地 电 场和 自然 电场 两 大部 分 。其 中 ， 大地 电场 是 由地 球 外部各 种 场源 在地 球表 面感 应产 生 的分
一
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关 键词 ： 地电场； 典型干扰； 南京地震台
中图分 类号 ： Ｐ ３ １ ５ ． ７ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５—５ ８ ６ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ３— ０ ０ ４ ７— ０ ５
０ 引 言
地 电 场 是 重 要 的 地 球 物 理 场 之 一 。 根 据 不 同 的场源 ， 分 布 于 地 表 的 地 电 场 可 划 分 为
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地电场观测中雷电干扰变化特征分析摘要：利用昌黎地震台2002年以来的地电场资料，对观测中常见的雷电干扰问题进行了变化形态特征分析。
结果表明：雷电或雷雨在地电场观测中的干扰是无规则变化，多数为高频地上下突跳，且变化幅度视雷电距离不同而各异，6个测道虽能同时记录干扰，但形态或变幅并不相同，通过长短极距幅值比计算结果，此特征显而易见。
abstract： using the geoelectric field data of changli seismostation since 2002， the article makes change form feature analysis of common lightening disturbance in observation. the result shows that the lightening disturbance in observation of geoelectric field is random， sudden jump up and down with mostly high-frequency and range varies depending on the distance of thunder and lightning， 6 test roads can also record noise， shape or amplitude varies by length configuration and amplitude calculation results， this characteristic is obvious.
关键词：地电场；雷电干扰；变化特征
key words： geoelectric field；lightning disturbance；changing characteristics
中图分类号：p315 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）07-0326-02
0 引言
自然电场、大地电场是构成地电场的两大电场。
自然电场是地壳局部物理、化学条件变化引起的局部性电场；大地电场是太阳、太阴活动和地球自转及星际磁场等引起的地球外部的各种电流系，在地球内部感应产生的分布于整个地球表面或较大区域的变化电
场[1]。
一般说讲，自然电场场源的空间尺度与大地电场的场源相比要小的多，因此局部结构所造成的场的空间分布的差异，自然电场比大地电场要大[2]。
雷电在地电场观测中是不可避免且难以克服的自然电场干扰，雷电形成时，雷雨云底部集中了单极性电荷（如负电荷），由于对地电场的作用，雷雨云下部的大地感应出相应的正电荷，这就形成了静电感应电场。
当雷击放电发生时，雷云和大地之间的电场消失，但雷电在周围空间形成很强的电磁场，由于电磁感应，在被保护物上会产生感应过电压[3]。
虽然多数台站做了避雷装置，但就近十几年的观测条件来看，保证观测仪器在强雷电出现时不被击坏最好的方式就是关机，因此造成缺记。
随着避雷技术的不断改善和发展，雷电期间的“断记”现象也许是可以避免的，这就要求分析人员提高识别此类干扰的能力。
地电场日常观测资料记录到的干扰形态有多种，想区分各类噪音的来源是比较困难的工作，在分析预报工作中提取地震前地电场异常的方法有多种[4-5]，多注重地震异常特征的提取。
对于雷电的影响，虽然台站多有日志备注，但雷雨对地电场观测干扰特征的详细分析，相关文献记录较少，本文旨在利用
昌黎台地电场观测资料，对雷雨的干扰特征做一详细分析，从而有助于识别此类干扰并能正确排除。
1 装置系统介绍
自2001年10月起，工作人员采用zd9a的观测仪开始观测昌黎台大地电场，分钟值采样，采用pb-pbcl2固体不极化电极，“l”式布设，架设ns、ew、n45°e三个测向，长、短共6个测道，“o、o′”为ns、ew方向长、短极距垂直公共点，ns、ew测向长、短极距各为300m、150m。
2011年1月将“九五”仪器zd9a更换为“十五”仪器zd9a-ⅱ，主要技术指标如下：①测量准确度优于±（0.1%读数+0.02%满度）；②测量分辨力优于10μv；③测量范围1000.000 mv；④动态范围≥100db；⑤频带范围dc-0.005hz；⑥工频共模抑制比≥150db，工频串模抑制比≥100db；⑦测量通道6个；⑧采样率1次/（分钟.通道）。
2 雷电干扰形态特征
雷电出现时多伴随降雨，故台站观测日志中此类干扰的记载一般为“雷雨”，通过整理多年资料分析，雷电和降雨的干扰形态差别不大，但根据雷的距离不同，有可能其变化幅度比降雨明显。
挑选2012年6月18日雷电变化和2012年7月9日降雨变化分钟值，有雷电和降雨时，6个测道同时出现扰动，但各测道扰动形态、变幅并不一致，由此可见此类干扰是杂乱无章的，多为高频突跳，扰动大小与雷区远近有直接关系。
另外雷、雨同时出现时，形态一般难以区分，类似方面的分析在相关文献有所记载，不再赘述。
3 雷电与前兆异常特征的区别
对于地电场观测数据的分析，提取有意义的地震前兆异常是一件十分困难的事情，因其受空间和环境干扰的复杂性，众多学者尝试用多种数学方法对大量资料进行过整理分析，并得到一些研究成果，但十分成熟的技术方法甚少。
1981年希腊“van”[4-5]研究小组提出多极距观测方法提取短临异常曾轰动一时，其主张引起的争议存在多年，利用该方法研究短临异常在我国一直得到应用，其原理为：具有相同强度的信号源，与观测点相距较远的，在观测点上两个不同极距上产生的电场强度分量的数值相差无几；与观测点相距较近的，在观测点上两个不同极距上产生的电场强度分量的数值存在很大的差别；若信号源在测区内部，则两个极距上观测到的地电场分量值会符号相反。
从地震信号方面来分析，往往与观测站的距离比测区尺寸大很多，可划归远源场特征，测量均匀度符合设计要求，因此将干扰时段的长短极距变化幅度进行对比，相关系数或比值接近1的，可鉴定为异常自然电场信号。
另外一种方法为长短极距比值法，其原理与多极距观测原理基本类似，当观测系统稳定时，其比值基本稳定在一个固定的数值上变化，是一个无量纲的常量。
每个台站和测向所测得的比值都不相同，除了测量电极极化电位不相同以外，测量区域的场地条件也是造成比值差异的主要因素之一。
利用上述原理，本文将整理的雷电干扰进行长短极距比值研究，从而可以从数学角度对其特征进行判定，而非主观的“目视定夺”。
由于多数雷电期间伴有降雨，也难以区分二者，此类情况一并作为干扰处理。
主要计算方法为：①干扰时段极大值减去最小值得到最大变幅；
②同测向长短极距最大变幅比值计算。
4 结论与讨论
通过上文分析，不难发现雷电或雷雨在地电场观测中的干扰是无规则变化，多数为高频地上下突跳，且变化幅度视雷电距离不同而各异，6个测道虽能同时记录干扰，但形态或变幅并不相同，在无法查找干扰原因的情况下，通过长短极距幅值比计算和直观视图可对此类干扰进行。
雷电属于一种场电物理变化的现象。
雷暴云电场是影响其放电形式和量度的重要因素，地电场和大气电场之间在相互对立与统一的关系中逐渐形成一个场电变化体系。
二者之间相互作用，存在电以及其它物理量的互换，最终形成雷电。
如果没有雷暴云出现，大气电场和地电场的电能及其它物理量的交换基本持平，进而形成相对稳定的、对立统一的自然场电动态体系。
大气电场瞬间畸变，这种畸变对地电场有直接影响。
地电场是一个相对稳定的、有一定自身变化规律的静态电场，与大气电场中雷暴云电场相比梯度要小的多，因为地球表面的电导率远远大于空气的电导率。
地球表面还是一个非均匀各向异性的无限大的导体表面，在这个导体表面上各种不同的土壤导电率决定着地电场及地物尖端放电的击穿强弱程度。
在外部场电变化的干扰下，两种或以上的土壤导电率界面就会形成
带电离子和自由电子的积累，并构成形式各异的尖端放电场强，从而引起电场的畸变现象。
参考文献：
[1]杨明芝.赵卫叫.宁夏及邻近地区地震活动能量场的统计分
析[j].地震学报，2004，6（5）：516-522.
[2]罗国富，杨明芝.云南地区地震活动能量场的时空分布特征[j].中国地震，2005，21（3）：332-340.
[3]郭建芳，周剑青，佟鑫，等.地电场观测中的干扰分析[j].华北地震科学，2011，29（4）：38-48.
[4]varotsos p，alexopoulous k.1 984a.physical properties of the variations of the electricfield of the earth preceding earthquakes，i[j].tectonophysics，110：73-98.
[5]varotsos p，alexopoulous k.1984b.physical properties of the electric field of the earth preceding earthquakes，ⅱ.determination of epicenter and magnitude[j]. tectonophysics，110：99-125.。