雷电天气系统原理
3.7中小尺度天气系统解析
龙卷的天气特征
• 破坏力强：破坏力巨大，给局部地区带来严重 的灾难。1956年9月24日，上海出现的一次龙 卷，一座三层楼卷倒，一座钢筋水泥的4层楼 被削去一角，一个重达110吨的储油罐拔起15 米，吹离120米之远。
• 中心气压极低：中心气压可降至400hpa以下， 甚至达到200hpa。
• 形状：在对流云底如同“象鼻子”一样的漏斗 状云柱。
龙卷的天气特征
• 范围小：水龙卷直径为25～100米，陆龙卷稍 大100～1000米，高度800～1500米。
• 生命期短：一般为几分钟到几十分钟。 • 风力大：自中心到40米处风速最大，100m/s
的风速不足为奇，最大近200m/s。 • 直线移动：移动路径多为直线，平均移速
第七节 中小尺度天气系统
• 7.1 雷暴 • 7.2 飑线 • 7.3 龙卷
雷暴
• 定义：指积雨云中发生的雷电交加的激烈放电 现象。通常伴有暴雨、阵性大风、有时有冰雹、 龙卷等灾害性天气。
• 雷暴的地区性和季节性：雷暴低纬度出现的次 数多于中纬度，中纬度又多于高纬度。季节变 化明显，夏季多，春秋少，冬季没有。
雷暴及雷暴高压
飑线（Squall line）
飑线定义：有若干排列成行的雷暴单体或 雷暴群组成的狭窄强对流天气系统.范围： 宽度小于1Km，长度几十公里到几百公 里。生命史：几十分钟到十几小时。
飑线的天气特征： • 1. 飑线与雷暴高压相伴而产生，高压的
前沿就是飑线。 • 2. 天气现象：雷暴、暴雨、阵性大风、
日变化：明显，上午弱，午后强， 数天。
傍晚弱。
无明显日变化。
性质：在气团内部发生发展.
两种性质不同的气团的交 接面。
安全常识灾害防范之直击雷的防护措施
电磁脉冲干扰
雷电产生的电磁脉冲可干 扰电子设备，导致通信中 断、数据丢失等。
02
直击雷的防护措施
安装避雷针
避雷针是一种有效的直击雷防护装置，通过接闪器将雷电引入地下，从而保护建筑 物免受雷击损害。
避雷针应安装在建筑物的高处，如屋顶或塔顶，并确保与建筑物主体有良好的电气 连接。
了解直击雷的形成和危害
直击雷是指雷电直接击中建筑物、人员或地面，造成严重破坏和人员伤亡。了 解其形成和危害有助于提高防范意识。
认识防雷设施的重要性
防雷设施包括避雷针、避雷带、避雷网等，能够有效地将雷电引入地下，避免 对建筑物和人员造成伤害。
学习防雷知识
学习防雷基本知识
了解雷电的产生、传播和防护原 理，掌握防雷的基本知识和方法 。
THANKS
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04
直击雷的Hale Waihona Puke 急处理遭遇直击雷时的应急措施
寻找低洼处躲避
立即寻找地势低洼处，如土沟、沟渠 等，身体保持下蹲姿势，双手抱膝， 尽量降低身体高度，避免成为雷电的 目标。
远离高耸物体
切勿奔跑、快速移动
在雷电天气中，切勿奔跑或快速移动 ，以免增加被雷电击中的风险。
避免站在高耸的物体附近，如大树、 高楼等，以免成为雷电的导电路径。
01
02
03
气候变化
气候变化如温度、湿度、 风速等可影响云层运动， 进而引发雷电活动。
地理位置
某些地区由于地形、气流 等因素，更易形成雷电天 气。
季节影响
夏季雷电活动较为频繁， 因为空气温度高、湿度大 ，有利于电荷的积累。
直击雷的危害
物理损伤
常见的天气系统(常用)
影响
高原反气旋对天气系统有 重要影响，能够控制和影 响其他天气系统的移动和 强度。
04 其他天气系统
雷暴
总结词
雷暴是一种常见的天气现象，通常伴随着强烈的雷电和阵雨。
详细描述
雷暴通常发生在夏季或初秋季节，由积雨云产生，伴随着强烈的雷电和阵雨。雷 暴天气时，空气中的电荷积累，产生电场和磁场，引发雷电现象。阵雨则是因为 雷暴天气中，暖湿气流上升冷却凝结形成的水滴降落形成的。
施。
温带气旋
01
温带气旋是发生在中纬度地区的大型旋转的气旋性涡旋，也称为温带 低气压或锋面气旋。
02
它由低气压中心、冷心结构和周围的风暴组成，具有较大的风区和降 水区域。
03
温带气旋的生命周期包括形成、发展、成熟、锢囚和消亡五个阶段。
04
温带气旋对人类和自然环境造成的影响包括大风、暴雨、暴雪等，需 要采取相应的防范措施。
形成
温带反气旋的形成与冷空气南下 和地形等多种因素有关，通常在 冬季最为明显。
影响
温带反气旋对天气系统有重要影 响，能够控制和影响其他天气系 统的移动和强度。
高原反气旋
定义
高原反气旋是位于高原地 区的高压系统，其中心气 温较低，气流下沉，天气 晴朗。
形成
高原反气旋的形成与地形 等多种因素有关，通常在 夏季最为明显。
高压气旋
高压气旋是发生在高纬度地区的大型旋转的气旋性涡旋， 也称为高压系统或反气旋。
高压气旋的生命周期包括形成、发展、成熟和消亡四个 阶段。
它由高压中心、暖心结构和周围的风区组成，具有较小 的风区和降水区域。
高压气旋对人类和自然环境造成的影响较小，但有时会 引起干旱等气候现象。
03 反气旋系统
电力系统中的防雷保护
电力系统中的防雷保护防止雷击是电力系统运行中需要考虑的一个重要问题。
因为一旦遭受雷击，电力设施可能受损或烧毁，甚至导致停电事故。
因此，为了保障电力系统的正常运行，我们需要进行有效的防雷保护。
一、防雷保护的基本原理电力系统中的防雷保护主要采用两种原理：一是闪络放电原理，即通过接地使雷击电流自然分散；二是过电压保护原理，即通过引入防雷装置，将来自雷电的过电压分流或吸收，保护设施不受损害。
一个完善的防雷保护系统应该包括三个层面：一是对设施进行优化设计和布置，避免设施发生雷击；二是通过设立避雷带和接地装置等手段，使雷击电流自然分散，减小设施损害；三是通过装设避雷器等装置，吸收或分流雷电过电压，保护设施不受过电压损害。
二、防雷保护的常用设施1.避雷网和避雷针：避雷网是一种覆盖在建筑物或其他设施上的屏蔽网，避雷针是一种高耸在建筑物顶端的导体，能够在风雨雷电天气时吸收或分散雷电。
这些设施都是基于闪络放电原理来工作的。
2.接地装置：接地装置是电力系统中最基本的防雷设施之一，主要目的是将雷击电流自然分散到地下。
一般情况下，接地装置应该选取有较好导电性的地层作为接地层。
3.避雷器：避雷器是通过与雷电过电压相连接，将过电压分流或吸收的一种防雷设备。
避雷器应该选用适合电力系统工作的额定电压级别和额定雷电冲击电流。
4.绝缘子：绝缘子是一个将电极隔离开来的电气设备，可以防止电流通过器件。
在防雷保护中，绝缘子是最基本的防护措施。
优质的绝缘子能够减少设施因雷击引起的故障，提高设施的可靠性和经济效益。
三、防雷保护的实施措施1.规范设计和施工，尽量将电力设施设置在不易受雷击的位置，并合理布置防雷设施，避免设施损毁。
2.加强维护管理，定期检查设备和防雷装置是否正常运转，在必要时进行更换和修缮。
3.对于高耸物体，如高层建筑、广告牌等，应该加强监测和防范措施，减少雷击带来的损害。
4.提高人员防范意识，定期进行防雷培训，教育人员如何在雷电天气下行动，避免可能存在的危险。
第三章 雷电监测定位系统
1、闪电的高速旋转照相法
1926年博尹斯（Boys）设计了一种旋转 式相机，后来称Boys相机，如图。
BOYS相机观测原理图
由于该相机获取的闪电照片结构呈波纹 状，所以时常将这种相机称为波纹状相机。
1929年博尹斯又对他的相机作了进一步的 改进，如图 。
旋转胶片鼓 旋转方向 棱镜
镜头
具有移动 的胶片和 固定的光 学系统的 BOYS相机
（2）旋转（场磨）式大气静电场仪
为观测晴天条件下的地面大气电场，以及观 测雷暴天气条件下地面大气电场和闪电所引起地 面大气电场的变化。用电子学方法进行电场强度 的监视时间是电子系统中等效RC的函数，它只能 在秒量级的时间内是可行的，要长时间测量大气 电场强度则采用称之旋转式场磨仪，其原理是根 据导体在电场中产生的感应电荷原理，来测量大 气电场。仪器由大气电场感应器、信号处理电路、 显示系统和雷暴警报器等四部分组成。
由于航天发射遭雷击，70 年代中期，美 国研制了雷电定位系统用于雷电预警。雷电 是电力中断的头号环境因素，在美国每年造 成数十亿美元的损失，因此雷电定位系统在 美国的电力系统得到快速发展，主要用于电 力系统雷击故障点的检测，航空雷暴区和森 林火灾的预警。
本世纪八十年代初，随着雷电物理、 电子技术、计算机技术的发展，美国科学 家首先推出了一种探测闪电产生的低频电 磁脉冲的多站探测系统，法国科学家在九 十年代中期推出了甚高频(VHF)雷电探测系 统(干涉仪)。
高速成线扫描照相机原理图
从空间探测闪电已经有30多年的历史, 一 些卫星闪电探测仪器已提供了许多极有价值 的资料。例如, 闪电全球范围内发生的频率, 其随纬度和季节的变化以及日变化, 超级闪电 的发生等等。 这些资料在雷电灾害预警预报、强对流 天气监测、某些军事目标的识别等业务和科 研工作中得到了应用。
雷暴的形成以及对飞行的影响
雷暴的形成以及对飞行的影响摘要：雷暴是指伴有雷鸣和闪电的强对流性天气系统它一方面是春末和夏季许多地区主要的降水源另一方面在全球范围内每年都要造成重大的人员和财产损失。
搭乘飞机出行已经是很普遍的事，然而雷暴天气会给飞行带来严重的危害。
雷暴发生和发展机制与条件的研究，能让飞行更好的避免雷暴带来的伤害。
关键词：雷暴飞行冰雹雷击灾害雷暴是一种灾害性天气，强雷暴常伴随大风、大雨或冰雹，它不仅直接影响人类的生活，雷击还可造成伤亡、引起火灾、建筑物倒塌、电子设备还能被感应雷损坏等。
因此天气预报的分析和工业、农业、计算机网络等都离不开准确的雷暴资料。
1 雷暴的形成条件由对流旺盛的积雨云引起的,伴有电闪雷鸣的局地风暴,称为雷暴。
雷暴是由强烈的积雨云产生的,形成强烈的积雨云需要三个条件:(1)生厚而明显的不稳定气层。
(2)充沛的水汽。
(3)足够的冲击力。
我国雷暴天气多出现在夏季和秋季，南方多于北方，我国南方偶有冬季出现，山区多于平原。
根据不同的大气条件和地形条件一般将雷暴分为热雷暴锋雷暴和地形雷暴三大类1.1 热雷暴主要是由于局地强烈受热，使地面迅速增温，在大尺度天气系统比较弱的情况下，由近地面气层的超绝热层结形成而发展成的热雷暴多发生在炎热季节的午后到傍晚，云的演变一般为淡积云浓积云积雨云1.2 锋雷暴主要是冷气团和暖气团相遇，冷空气排挤暖而湿的空气，并把它抬升起来，使那个地方的天气发生急剧地变化锋根据冷暖空气流动的情况分暖锋雷暴和冷锋雷暴且以冷锋雷暴为主，冷锋的冲击力量锋前暖湿空气的状态直接决定冷锋雷暴生成与否如果观测到了系统云钩卷云，一般预示着天气将要变化，可能产生锋面雷暴1.3 地形雷暴在山岭地区特别容易产生雷雨当暖空气经过山坡被强迫上升时，在山地迎风的一面空气沿山坡上升，到一定高度变冷而形成雷云；但到了山背风的那一面，空气沿山坡下沉，温度升高，雷雨消散或减弱。
2雷暴来临时气象要素的变化特征2.1 气温变化雷暴产生之前，测站一般被暖湿空气所盘踞，所以常会感到闷热；雷暴发生时，积雨云中下沉的冷空气代替了原来的暖湿空气，所以温度骤然降低夏季，一次强的雷暴过程常可使气温下降10 以上；随着雷暴远离测站，降水结束，气温又慢慢开始回升。
夏季防雷电安全知识
夏季防雷电安全知识文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]夏季防雷电安全知识防雷电安全知识雷电应属于一种自然现象，但是不加以控制和预防，它同样算是一种自然灾害，可以造成人员伤亡和财产损失的事故。
虽然它属无法抗拒的自然因素，所造成的危害和后果也是非常严重的，但是加强预防和控制也是可以避免的。
因此在夏季雷雨季节前加强学习雷电相关安全知识，以便做出相应的安全防范措施是非常重要和必要的工作。
一、雷电的产生空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。
地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上回流，二者相遇即形成对地放电。
这就容易造成雷电灾害。
二、雷电的主要特点冲击电流大、时间短、雷电流变化梯度大、冲击电压高：强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
三、雷电造成的破坏当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。
另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。
而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。
当雷电接近架空管线时，高压冲击波会沿架空管线侵入室内，造成高电流引入，这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。
如果附近有可燃物，容易酿成火灾。
四、雷电发生时如何注意人身安全1.相关防范措施当雷电发生时，应尽量避免使用家电设备，如收音机、电视机、计算机、电话机等，室外天线和电源线要接地良好，空调器、电冰箱、抽油烟机也要停止使用，以防感应雷和雷电波的侵害。
房屋门窗要关闭好，有条件的家庭，门窗可安装金属网罩并接地良好，以防球形闪电入室。
如果人在户外，雷雨时应及时进入有避雷设施的场所，不要在孤立的电杆、房檐、大树、烟囱下躲避。
防雷器工作原理
防雷器工作原理防雷器是一种用于保护电气设备免受雷击损坏的装置。
它通过引导和分散雷电的电荷，将其安全地引导到地面，从而保护设备和人员的安全。
防雷器的工作原理可以分为以下几个方面：1. 引导作用：防雷器通过提供一个低阻抗的通路，将雷电的电荷引导到地面。
当雷电接近设备时，防雷器会自动启动，形成一条电流通路，使雷电能够顺利地流向地面，而不会对设备造成伤害。
2. 分散作用：当雷电接近设备时，防雷器会将电荷分散到设备周围的导体上。
这些导体通常是金属材料，具有良好的导电性能。
通过将电荷分散到导体上，防雷器可以减少雷电对设备的直接冲击，降低设备受损的风险。
3. 接地作用：防雷器通常与地面连接，形成一个有效的接地系统。
当雷电接触到防雷器时，防雷器会将电荷引导到地面，从而消散雷电的能量。
地面作为一个广阔的导体，能够有效地吸收和分散雷电的能量，保护设备免受雷击的影响。
4. 限流作用：防雷器还具有限流的功能，可以控制雷电通过的电流大小。
通过引入限流元件，如气体放电管或者压敏电阻，防雷器可以限制雷电电流的大小，防止过大的电流对设备产生破坏性影响。
防雷器的工作原理可以简单总结为引导、分散、接地和限流。
通过这些措施，防雷器能够有效地保护电气设备免受雷击的危害。
在实际应用中，根据不同的环境和需求，可以选择不同类型和规格的防雷器，以提供最佳的保护效果。
需要注意的是，防雷器虽然能够有效地保护设备免受雷击损坏，但并不能彻底消除雷电的影响。
在雷电天气条件下，仍然需要采取其他措施，如断电、避雷针等，以进一步提高设备和人员的安全性。
总结起来，防雷器是一种通过引导、分散、接地和限流等措施，保护电气设备免受雷击损坏的装置。
在选择和安装防雷器时，需要根据具体的环境和需求，选择合适的类型和规格，以确保设备和人员的安全。
雷暴形成条件及天气
2011-5-23
synoptic meteorology
by: Xieqian
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成熟阶段
2011-5-23
synoptic meteorology
by: Xieqian
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积雨云阶段Cb(成熟阶段) 积雨云阶段Cb(成熟阶段) Cb(成熟阶段
特点： 特点： 上升气流比积云阶段更强大 出现降水， 出现降水，降水的拖曳使得局部开始出 现系统的下降气流，等温线呈波状， 现系统的下降气流，等温线呈波状，上 升气流区温度高， 升气流区温度高，下降气流区温度低 云中下降的冷空气至地面后， 云中下降的冷空气至地面后，向四周辐 强烈冲击暖空气， 散，强烈冲击暖空气，促使新雷暴产生 产生并发展， 产生并发展，形成阵风锋 云体厚度很大，不同高度上组成不同， 云体厚度很大，不同高度上组成不同， 云顶成砧状。云中电荷积累，云顶达－ 云顶成砧状。云中电荷积累，云顶达－ 20度高度以上时 度高度以上时， 20度高度以上时，开始有闪电出现
避雷针、避雷器的工作原理
避雷针的工作原理： 在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全． 避雷针的种类：直击雷避雷针/特殊避雷针/提前预放电避雷针/雷电河马避雷针/离子式避雷针/LTP-02普通避雷针/单针式普通避雷针/ESE避雷针等。
型号：普通型避雷针一、主要特点：产品材质选用304不锈钢，抗锈蚀、外表美观。
安全可靠，机构坚固，抗冲击能力强，流通量大。
针尖具有较强接闪溶化耐受能力。
二、工作原理：避雷针使雷云和大地间的电场发生电容放电效应，进而使雷电击与避雷针上，雷电流沿着避雷针及其引下线，直接泄入大地。
使避雷针周围一定空间范围的物体(建筑物等)免遭雷击而得到保护。
参数：型号雷电通流量地阻要求抗风强度针高重量特性订货号AD-D100P 200KA ≤10Ω≤80m/s 1.0(m) ≤4Kg普通型避雷器（surge arrester）工作原理：能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。
避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。
当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。
避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而达到保护电力设备的作用。
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雷电天气系统原理
雷电天气系统是一种利用雷电的原理来预测天气变化的系统。
其核心原理是通过监测和分析雷电活动的特征，来推测天气系统中可能出现的变化。
雷电是大气放电现象之一，通常在大气层内产生，伴随着强烈的雷声和亮闪。
雷电的形成是由于大气中的正负电荷分离，当电场强度达到一定程度时，就会产生电击放电，形成雷电。
雷电天气系统通过多种手段监测和记录雷电活动的情况，包括雷电探测器、闪电探测雷达、卫星遥感等。
这些设备可以测量雷电的强度、频率、位置等参数。
根据历史天气数据和雷电活动的关联性，系统可以建立雷电与天气变化之间的模型和规律。
比如，当雷电活动频繁且强烈时，可能意味着大气状况不稳定，有可能出现暴雨、大风等恶劣天气；反之，雷电活动较少或较弱时，可能表示天气相对稳定，可能是晴天或者小雨。
雷电天气系统还可以进行实时监测与预测。
通过不断更新雷电活动数据，并与天气模型结合，系统可以预测出未来一段时间内可能出现的天气变化。
这样可以提前预警并采取相应的措施，来应对可能的恶劣天气情况。
总之，雷电天气系统利用雷电活动的特征来推测天气变化，通过监测、记录并分析雷电活动的情况，可以提供天气预测和预警的信息，为社会生产和生活提供参考和保障。