
广州高建筑物雷电观测站TOLOG(Tall-Object Lightning Observatory in Guangzhou)始建于2009年,是广州野外雷电试验基地的一个重要组成部分。TOLOG位于广东省气象局,主要针对广州高建筑群上发生的闪电活动开展综合观测与研究。建成以来,已取得了多项创新性研究成果,得到了国内外同行的高度关注和认可。特别是在国际上首次发现了雷电连接过程中的侧击现象和先导连接行为的多样性,深化了对雷击过程中极为重要的连接过程的科学认识,揭示了连接过程中先导通道的发展特征及其变化规律,为雷电先导模式的发展以及雷电防护技术的研究提供了观测依据。
随着TOLOG观测试验的逐步深入,对观测条件的要求不断提高,需要架设的仪器也日益增多,而原有的观测室面积仅为6平方米左右,极大地限制了观测试验内容的扩展。
2015年,在国家自然科学基金、973项目专题、人事部留学回国人员科技活动择优项目和气科院基本科研业务费项目的资助下,在广东省防雷中心、广州热带海洋气象研究所的大力合作支持下,我们启动了TOLOG的升级改造建设工作。经过一年多的不懈努力,已完成TOLOG的重大改建工作,具体如下:
(1)新建成的TOLOG观测室面积达到了14平方米,与原观测室相比不仅面积增加了一倍多,而且建筑结构更加牢固安全,雷电防护措施也更加完善;
(2)对闪电电磁场变化信号的综合观测能力大大增强,传感器数量增加了近3倍,可对闪电多个子放电过程不同强度的电磁场辐射信号进行完整记录;
(3)架设了1套宽带干涉仪系统,既能对闪电放电过程进行微秒级时间尺度的定位观测,也能用于闪电宽带电磁辐射特征的分析研究;
(4)补充了多种新型的闪电光学观测设备,包括先进的高速摄像系统和自主研发的全视野闪电通道成像仪等,对闪电先导发展过程的高速观测能力大幅提升,由原先的最高5万帧/秒提升到50万帧/秒,并实现了全视野范围闪电事件无遗漏捕获和珠江新城高建筑物密集区域闪电通道的高分辨率观测;
(5)升级了闪电双站三维光学观测设备,有效提升了闪电事件检测的准确率和闪电通道图像的分辨率;
(6)针对闪电下行梯级先导诱发的上行先导,架设了不同量程的雷电流测量装置,并实现了与高速光学系统的同步观测;
(7)所有观测系统均实现了无人值守情况下对雷电活动的自动观测,同时所有观测设备的运行状态都可以远程监控。
在站点改建的同时对观测方案也进行了大量的测试,2016年夏季TOLOG雷电观测试验在不断地改进再改进中一晃而过。今年获取的资料量已创历年的纪录,数据的质量也明显改善。研究团队的人员现正在抓紧时间分析数据,希望尽快取得更多更高水平的创新性研究成果。
(灾害天气国家重点实验室 供稿)