你知道吗，雷电预警系统为什么要使用大气电场仪？

雷电对人类的危害是很严重的，雷电灾害曾被联合国公布为影响人类活动的严重灾害之一，严重影响着人民的生命和财产安全，特别是户外工作者的生命安全。因此，在每年的雷暴季，雷电预警系统就显得尤为重要。

提起雷电预警，我们首先想到的可能是下面这几个图标，每年夏天，在电视（天气预报）、手机（天气App）上时有出现。

我们很多人对雷电预警系统并不陌生，2008年北京奥运足球场及奥运村周边就部署了基于大气电场仪的雷电预警系统。你见到的预警系统设备可能是这样的：

            大气电场仪

也可能是这样的：造型更酷一点，还能自主供电。

自主供电的大气电场仪

还有可能是更高级一些（功能更多、性能更好）的预警系统，就像下面这个。

    基于准静电场测量原理的预警系统

这些雷电预警系统有一个共同点，那就是通过探测大气电场进行雷电预警。可能很多人会有疑问，雷电探测有多种技术，如：磁场探测技术、射频探测技术、光学探测技术等，实际应用设备也有多种，有陆基探测（如：气象雷达）也有空基探测（如：气象卫星），为什么非要用探测大气电场的设备做雷电预警呢？难道是因为这些设备成本更低吗？其实并不是。之所以使用基于探测大气电场的设备做雷电预警，主要是由于其在探测原理和应用场景方面有独特的优势。

气象雷达与气象卫星

为什么说基于探测大气电场的设备在探测原理上有优势呢？首先，我们先了解一下雷暴云的形成过程，自然界中的雷暴一般为多单体雷暴，由多个单体雷暴组成，多个单体雷暴之间存在相互作用和影响。为简化分析，我们只对单体雷暴的形成过程进行说明，多数文献和资料上将单体雷暴的形成过程分为3个阶段，分别是塔状积云阶段、成熟阶段和消散阶段，每个阶段持续约8～15分钟。

雷暴云形成过程

基于大气电场的探测技术可以探测雷暴的整个生命周期，也就是说，从塔状积云阶段就可以探测电场信号，提前发出预警。磁场技术、射频探测技术和光探测技术主要用于对雷暴云第二、三阶段的探测，实现闪电定位以及对雷暴云移动的探测，其预警提前时间有限。

磁定向法多用于探测600km以上的远程闪电，射频探测技术常见于中程闪电（如：100～300km）的高精度定位，光学探测技术是通过探测雷暴云中闪电发出的强烈光脉冲实现雷电探测，常与雷电成像仪一起被装载在卫星上，实现全球闪电定位。

在具体应用场景方面，气象系统的气象雷达和气象卫星主要应用于长时间、大范围的雷电预报，如：天气预报、舰船航线及部队场站基地雷暴预警。而基于大气电场探测的预警系统更适合针对要保护的具体目标做短时临近预警，其应用场景多样，如：机场、体育场馆、油库、森林防火、风电场等。

由于短时临近雷电预警系统应用范围广、数量大，绝大多数用于民用设施。因此，我们见到的雷电预警系统大多都使用了大气电场仪，也就是顺理成章的事了。

原创作者：吕松柏（爱邦电磁产品经理）

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