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NASA数据 集中补充更多年 份的雷电观测
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在NASA数据 集中补充更多年 份的雷电观测

November 25, 2015 • Transient Thoughts, 最近文章汇总

美国国家航空航天局 (The National Aeronautics & Space Administration, NASA) 的年表列出了自1958年以来的许多成就。例如, 1968年从阿波罗8号传回的图片 使我们第一次看到我们的地球是漆黑宇宙间一块孤立的蓝色大理石。这张图片有 一个永恒的遗产, 即人们认识到地球是我们封闭体系的 “宇宙飞船”, 而不是污染和 废弃资源的无限水槽。二十世纪九十年代期间, NASA奋力攻克大型项目中的问 题, 诸如哈勃太空望远镜。相比之下, 部署相对廉价卫星的倡议, 诸如1997年7月 的火星探路者号, 证明了用更有效的方式承受技术风险和获得科学价值的优点。 Transient Thoughts-pic 雷电 在NASA数据 集中补充更多年 份的雷电观测 Transient Thoughts pic 另一个著名的例子是发射光学瞬态探测器 (the optical transient detector, OTD) 卫星, 对全球雷电活动进行采样。可充电电池从1995年开始到2000年耗尽为止, OTD提供了我们首个落雷密度数据集, 这些数据通过对陆地和水域的均匀空间 采样获得。第二枚卫星, 改进型雷电成像传感器 (Lightning Imaging Sensor, LIS) 1999年开始传输数据, 但是仅在±38° 的有限纬度范围内。2006年, NASA整合了 来自OTD和LIS的数据, 并作为数据集将其放在网上, 版本号为V2.2。   防雷专家热烈讨论了使用光学瞬态密度 (optical transient density, 也称为OTD) 数 据侧量云对地 (cloud-to-ground, CG) 落雷密度Ng的优点。可见的闪电可以与云 间 (in-cloud, IC) 或者云对地的闪电活动相关联。如果特定暴风雨或者区域IC对 CG闪电的光学瞬态比例相对较高, 那么任何全球的转换因子将需要局部调整。 一些国家使用高效探测雷电定位系统 (lightning location systems, LLS) 连续观测 大片区域, 可以用于研究在观测区域内是否需要调整OTD/LIS数据集并且帮助没 有LLS的地区得出结论。   我最初对OTD数据的评估是优于采用雷电观测估计地面落雷密度。我们第一次 看到了很多详细的 “地形” 特征, 即哪里的地形影响落雷密度, 特别是在沙特半 岛, 印度和巴基斯坦北部, 以及大岛屿诸如古巴, 印度尼西亚, 爪哇和牙买加。我 也得出结论, 雷电日 (thunder day, TD) 对OTD的全球预测结果很差, 想必对落雷 密度Ng的预测结果也很差。 INMR China 20 Low Res 雷电 在NASA数据 集中补充更多年 份的雷电观测 INMR China 20 Low Res OTD数据对低雷电密度区域的统计确实有问题, 如加拿大。例如, 在OTD地图上 落基山脉东边呈现出雷电密度适度的区域, 但是在加拿大环境部LLS公布的Ng结 果中并不确定。尽管有这些限制, Ng=OTD/3或者Ng=OTD/4的整体转换系数似乎 是适当的。近期的CIGRE技术手册549, 工程应用中使用的雷电参数, 提出使用 IEEE标准1410/2010中的原方程来替代旧的TD (雷电活动水平) 图, 也给出了来 自NASA V2.2数据集的光学瞬态密度的推荐图。   互联网上搜索<NASA lightning V2.3>将为读者带来自2006年以来第一次更新的 OTD图, 即2013年后期发布的V2.3版。与V2.2版数据的情况相同, 年平均落雷密 度在720x360的矩阵中提供, 单位为闪电/平方公里/年, 覆盖0.5度经度和纬度间 隔的网格。V2.3版数据分析清除了一些极地地区的噪音, 但仍保留了一个应该设 置为零的伪观测。在75°与38.75°之间和-38.75°到-75°的纬度带, 2006年到2013 年之间的数据没有任何变化。   在±38°纬度区域收集到了更多的LIS观测结果, 图中显示平均密度没有发生变化。 这意味着LIS传感器在整个期间运作良好。新的V2.3版数据集中, 增加的观测年份 数据为最初的结果提供了更多的信心。作为推荐使用的说明, 可以使用卫星和LLS 均观测到的佛罗里达的高雷电密度, 校验卫星仅在墨西哥和古巴观测到的相似的 高密度地区。卫星观测解决了牙买加岛上从西北到东南雷电活动的差异性, 这始 终给我留下了深刻的印象, 这一差异与牙买加公共服务部的瞬间停电经历相符。 INMR China 20 Low Res2 雷电 在NASA数据 集中补充更多年 份的雷电观测 INMR China 20 Low Res2 我建议新V2.3版数据集的推出可以供无法得到历史落雷密度数据的读者使用, 并 由确实具有独立测量Ng数据的人进行检测。的确, 将OTD转换成Ng有一定的不确 定性, 但是将雷电日 (TD) 转换成Ng的不确定性大得多。我将很乐意看到: 在描述全 球电力公司如何处理当地雷电风险的任何后续文章中, 有更新OTD价值的内容。 Dr. William A. Chisholm W.A.Chisholm@ieee.org Transient

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