[实用新型]一种雷暴天气现象仪

说明书

本实用新型涉及一种雷暴天气现象仪，特别是涉及一种自动观测并自动记录雷暴天气现象的雷暴天气现象仪。

雷电是大气中的放电现象，当云内电荷产生的电场击穿空气后出现电流，电流加热闪电通道的空气产生光和声音。人们观察到的闪电光和雷声，都是雷电流与空气作用产生的结果。雷电是指单个闪电事件，而雷暴是气象学对雷电活动整个过程的描述，雷暴现象出现时必有强烈的积雨云活动。因此，往往有阵雨、冰雹、大风、龙卷风等伴生。

用雷声的强弱和持续时间的长短来判断雷电活动过程的强弱是不科学的。雷声只是雷电放电过程中雷电流加热空气而产生的次效应，且雷声的传播受环境影响很大，雷声大小与雷电活动强弱之间的联系很松散，不适合作为雷电活动强弱的标志。雷电活动归根到底是云内电荷的放电现象，测量雷电的电学参量才能真正反映一次雷电活动的强弱。将雷电活动强度按一次雷电活动周期内闪电次数总和和单位时间内放电次数的峰值加权分级能更准确反映雷电活动的强弱。同时雷电的放电次数也能很好地反映短期灾害性天气现象，如单位时间内雷电放电次数与冰雹的关系，又如落雷数量与降雨量的线性关系等等。

雷电的监测方法主要有：目测、光学照相、、闪电计数器、光谱仪、脉冲电压记录仪、卫星闪电探测器、声探测器、雷达探测、大气静电场仪、雷电定位仪等等。雷暴是气象观测中必须观测并记录的重要天气现象之一，而目前尚无雷暴现象的自动观测记录设备。

目前，已广泛应用的雷电监测设备一是雷电定位探测技术；二是大气电场探测技术；以及二者合一的全雷电探测技术等。这些技术的应用，都只是利用探测雷电发生前后的电磁波原理，监测闪电电流产生的电磁波，判定是否出现雷电，或已经发生的雷电的位置、时间等，并不测量闪电产生的光和声信号。这与地面气象观测对雷暴天气现象的记录形式不一致，无法满足地面气象要素中对雷暴天气现象自动观测的需要。概括地说，现在技术中的雷电天气探测主要缺点是：一探测的要素不是地面气象规范中规定的雷暴天气现象；二是探测的信息为区域性雷电过程或趋势，而非测站实际测量记录的现象。

根据国家和军队行业标准《地面气象观测规范》(解放军总参谋部，2001和中国气象局，2007)规定，与其他气象要素观测不同的是，对任何时间出现的天气现象必须随时进行观测和记录。而由于雷暴天气现象观测目前仍然属于人工目测范围，并有部分气候台站不能进行全天值班。受人工技能、责任心和值班班次影响，造成在气候统计资料中，雷暴天气现象实际发生日数、时数，以及移动方向、出现时间等方面，出现雷暴天气大量漏测、缺测统计。难以全面反应该天气现象发生状况。而本实用新型所述的雷暴天气现象仪的研发填补了这个空白，它利用雷电的光信号和电信号时同时发生的特点，可以把雷电误报的概率降到最低，并与自动气象站其它要素相配合，使得完整的天气现象自动观测得以实现。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种雷暴天气现象仪，用于解决现有技术中对雷暴天气现象观测记录不够准确的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种雷暴天气现象仪，包括光探测模块、电场探测模块、雷暴信号综合处理模块和通信模块；

所述光探测模块与所述雷暴信号综合处理模块连接，用于采集并处理光信号，并将处理后的光信号传递给所述雷暴信号综合处理模块。这里，雷电产生的光谱从紫外到红外都有，每一次闪电辐射的光能平均为450KJ，其主要能量集中在红外谱段，相对可见光具有更强的穿云雾能力。

所述电场探测模块，其与所述雷暴信号综合处理模块连接，用于探测并处理电场信息，并将处理后的电场信息传递给所述雷暴信号综合处理模块。这里的电场信息，包括电场的强度和方向等信息。这里，雷电电流产生电磁辐射，其信号波形为多个孤立的脉冲波，频谱范围从几Hz到几个GHz，主要的能量集中在400KHz以下，对云地闪，在100Km远处的平均电场幅度为6V/m。

所述电场探测模块，其与所述雷暴信号综合处理模块连接，用于探测并处理电场信息，并将处理后的电场信息传递给所述雷暴信号综合处理模块。这里的电场信息，包括电场的强度和方向等信息。这里，雷电电流产生电磁辐射，其信号波形为多个孤立的脉冲波，频谱范围从几Hz到几个GHz，主要的能量集中在400KHz以下，对云地闪，在100Km远处的平均电场幅度为6V/m。