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热带所雷电团队

团队简介

自2006年起,热带所雷电团队联合气科院雷电团队致力于建设国内唯一固定雷电野外科学试验基地。2018年,雷电野外科学试验基地入选中国气象局首批野外科学试验基地。截止到2019年,试验基地共成功触发闪电189次,含大电流回击过程400余次,数量均为国内第一;近5年触发闪电成功率高达70%,处于国际领先水平。团队致力于新拓展,应用闪电定位和双偏振雷达等探测手段,研究强对流天气的微物理特征,推进雷电监测、预警和防护的理论与技术水平。

 

雷击机理防护试验平台

团队自2010年起,攻克了在野外真实雷电强电磁环境下对闪电参量和过电压、过电流、地电位抬升等多种防护测试数据的进行同步采集的技术难题,实现了雷电防护产品和系统的野外测试、评估和检验,建立了雷击机理防护试验平台。依托该平台,开展了基于人工触发闪电的直击和雷电电磁脉冲感应两种破坏方式的雷电致灾机理防护测试试验,发现了真实雷电环境下防雷器件(SPD)在额定保护电流范围内的损坏现象,促进了高压实验室SPD测试技术由单脉冲向多脉冲转变的技术革新。获得了雷击过程中不同地网的地电位波形资料,揭示了地网间的电磁耦合作用,明确了地电位抬升对SPD的冲击影响机制。不断加强科研和技术的交流与合作,与清华大学、北京邮电大学、华为、南方电网、广州石化等高校和企业联合,开展了通信基站、高压输电线、电子设备和防雷产品等的10多项防护技术测试试验,成果直接推动了多个领域雷电防护技术的创新研发和应用,产生了显著的经济和社会效益。

 

高建筑物城市群闪电精细化观测平台

从2009年开始,与中国气象科学研究院在广州建设了高建筑物雷电观测站,构建了自然闪电的光、电、磁、声多物理参量高分辨率自动同步观测平台,连续11年开展了高建筑物雷电观测试验,已观测到数百次闪电个例,积累了世界上目前最为丰富的高建筑物自然闪电观测数据集,在国际上首次发现了连接过程中负正先导之间“头部-侧面”连接的现象,揭示了负先导梯级发展过程的精细化结构,给出了下行先导和上行先导的二维/三维发展特征,利用高建筑物区域作为闪电监测系统的“标校场”,开展了地闪定位系统探测效率和定位精度的评估,为超大城市中心区域的防雷减灾工作提供了重要的基础科学数据。

引雷基地全景图

图1 人工引雷观测场

图2 高建筑物观测室

图3 2006-2019年人工引雷成功次数

合照

图4 多次人工引雷成功过程

图5 一次高建筑物雷击过程

研究内容:

针对热带雷暴灾害性天气,基于人工触发闪电和城市高建筑自然闪电观测试验平台,探索雷暴动力、微物理和电过程之间的内在联系,着重开展闪电发生发展的机理研究,发展结合人工智能的雷电定点定时预警预报方法和技术,揭示闪电放电全过程的致灾物理机制,分析超大城市雷电活动特征和防护策略,不断推进雷电监测、预警和防护的理论与技术水平。

研究特色:

1、是目前国内唯一一个能开展真实雷电试验的雷击机理防护试验平台,仪器设备先进,观测试验手段先进;

2、针对广州珠江新城的密集高建筑物群开展自然闪电观测试验,对象特色非常鲜明;

3、研究领域包括雷电物理、雷电探测、雷电预警预报以及雷电防护等内容,基本涵盖了雷电科学领域内的子学科,综合性特征突出。


近年承担的主要课题

 

课题(项目)名称 课题编号 批准立项单位 课题负责人 起止时间
基于闪电放电特征的氧化锌SPD损害机理试验研究 41775007 国家自然科学基金 陈绍东 2018.1-2021.12
广州塔对周围环境雷电活动的影响研究 2018A030313969 广东省自然科学基金 陈绿文 2018.5-2021.4
雷击全过程破坏效应及防护试验研究 2017YFC1501506 国家重点研发计划课题专题 陈绍东 2018.1-2022.12
地面高大物体对雷击过程的影响及其机理研究 2017YFC1501504 国家重点研发计划课题专题 陈绿文 2018.1-2022.12
基于闪电放电特征的地网间相互作用研究 2016LASW-B09 灾害天气国家重点实验室 陈绍东 2016.9-2017.12
广州城区闪电密度精细化分布特征分析 2017LASW-B05 灾害天气国家重点实验室 陈绿文 2017.8-2019.12
直接雷击下地网暂态效应研究 2018LASW-B14 灾害天气国家重点实验室 颜旭 2018.6-2019.12

近年获得的主要奖励

中国电子学会科技进步一等奖(陈绍东排名第七完成人)

 


近年发表的主要论文

1.shaodong Chen, Yijun Zhang, ChangChen, et al.,2016. Influence of the ground potential rise on the residual voltage of low-voltage surge protective devices due to nearby lightning flashes. IEEE Transactions on Power Delivery (3.35), 31(2): 596-604.

2.Shaodong Chen, Yijun Zhang, Mi Zhou, et al.,2018. Influence on low-voltage surge protective devices of overhead distribution lines due to nearby return strokes. IEEE Transactions on Power Delivery (3.35), 33(3): 1099-1106.

3.Shaodong Chen, Yijun Zhang, Mi Zhou, et al.,2018. Observation of residual voltage in low-voltage surge protective devices due to nearby M-components. IEEE Transactions on electromagnetic compatibility (1.52), 60(3): 776-784.

4.朱良,陈绍东,颜旭,张义军,吕伟涛,陈绿文.2018.基于触发闪电的共用地网雷电流分布观测及分析.高电压技术(CJCR,21),44(2):1-8.(通讯作者)

5.Zaihua Guo,Guangning Wu,Shaodong Chen, et al. Transient behavior of common grounding grids to artificially-triggered lightning. IEEE Transactions on electromagnetic compatibility,2019, 61,2:426-433.(通讯作者)

6.陈绍东, 张义军, 颜旭, 等. 初始长连续电流引起的地电位抬升和SPD损坏. 应用气象学报, 2020, 31(2): 236-246

7.Shaodong Chen, Yijun Zhang, Mi Zhou, et al. Transient Response of Surge Protective Devices During the Potentials Transferred Between Independent Grounding Grids. IEEE Transactions on Power Delivery, 2019.

8.Lyuwen Chen, Weitao Lyu, Yijun Zhang, et al. Correlated luminosity and magnetic field peaks produced by canton tower-strokes. Atmospheric Research, 2019, 218:59-69.

9.陈绿文, 吕伟涛, 张义军, 等. 粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测. 应用气象学报, 2020, 31(2): 165-174

10.颜旭, 张义军, 陈绍东等. 1次人工触发闪电引起的临近地网电位升高及其特征分析[J]. 高电压技术, 2017(05):256-263.

11.颜旭,揣国权,王孝波等.1次触发闪电引起的地网地电位抬升观测及分析[J] . 高电压技术, 待刊.

12.颜旭, 张义军, 杜赛, 等. 触发闪电产生的地网地电位抬升及暂态效应[J]. 应用气象学报, 2020, 31(2): 247-256.

13.杜赛,谭涌波,汪然等。中国不同地区闪电活动和气溶胶的相关性[J]. 科学技术与工程:地球科学,2018,06:22 ~ 30.


团队成员

陈绍东,正研级高工

现任热带所雷电团队首席,中国气象局雷电野外科学试验基地副主任,成都信息工程大学电气工程学院硕士生导师。2001年6月获南京信息工程大学气象学专业硕士学位,2001年7月参加工作,2010年6月获南京信息工程大学气象学专业博士学位,主要从事雷电探测、雷电物理和雷电灾害防御的研究工作。

自2006年始,长期开展人工触发闪电和雷电防护应用研究,长期建设的中国气象局雷电野外科学试验基地2018年入选中国气象局首批野外科学试验基地,在雷电电磁脉冲、地电位抬升、SPD损坏等研究领域发表第一作者论文10多篇,其中SCI论文(IEEE) 5篇,成果应用在多个部门和行业。主持国家自然科学基金1项、国家重点研发计划项目专题1项,中国气象局行业专项子课题2项,灾害天气国家重点实验室开放课题1项。“抗强电磁脉冲的隔离式分组接地技术及应用”项目获2017年中国电子学会科技进步一等奖(第7完成人)。

陈绿文,高级工程师

2002年6月获南京气象学院气象学硕士学位,2002年7月入职广东省气象局,2015年6月获南京信息工程大学大气物理学与大气环境博士学位。主要从事雷电探测、雷电物理和雷电灾害防御的研究工作,广州高建筑物雷电观测站建设的核心成员之一,从2009年至今,全程参与广州高建筑物雷电观测试验,完成了广东业务闪电定位系统探测性能的定量评估分析,为闪电定位资料的广泛应用提供了坚实基础,针对高建筑物对大城市区域闪电活动的影响机理开展了深入研究。主持省科技计划和省自然科学基金各1项,国家重点研发计划项目专题1项,灾害天气国家重点实验室开放课题1项。作为第一作者发表SCI 3篇,核心2篇。

颜旭,高级工程师

2007年7月参加工作,2013年12月获成都信息工程大学硕士学位,主要从事雷电灾害防御方面的研究工作。

自2009年始,长期开展人工触发闪电和雷电防护应用研究。利用人工触发闪电平台,与通信、电力、石化等行业以及高校企业开展多项雷电防护产品和系统的野外测试、评估与检验,进行防雷新技术和雷电致灾机理的研究。第一作者发表论文3篇,其中EI 2篇,核心1篇。主持灾害天气国家重点实验室开放课题1项,广东省气象局科技研究项目1项。

杜赛,助理工程师

2018年6月毕业于南京信息工程大学,获硕士学位,2018年7月入职中国气象局广州热带海洋气象研究所。主要从事雷电物理、雷电探测等方面的研究。参加多项国家级、省部级科研项目。以第一作者发表核心论文1篇,会议论文1篇。主持广东省气象局科技研究项目1项。

 

附-人工引雷成功过程图

2018引雷照片-7-24