雷電物理和防護工程實(shí)驗室
實(shí)驗室概況
中國氣象科學(xué)研究院雷電物理與防護工程實(shí)驗室成立于2003年7月 。
雷電物理和防護工程實(shí)驗室圍繞我國經(jīng)濟建設中與防雷減災有關(guān)的基礎性、戰略性、前瞻性、應用性重大課題，開(kāi)展雷電監測、預警和防護的基礎理論和應用研究，為雷電業(yè)務(wù)需求提供科技支撐和技術(shù)培訓服務(wù)。該實(shí)驗室是我國大氣電學(xué)研究的重要基地，具有科學(xué)理論與業(yè)務(wù)應用相結合的研究特色。
主要研究方向
（1）雷電物理、雷擊機理和防護技術(shù)研究
利用先進(jìn)的雷電探測手段對雷電聲、光、電、磁等參量進(jìn)行綜合同步測量，分析研究雷電的發(fā)生發(fā)展物理過(guò)程；對雷電接地過(guò)程進(jìn)行觀(guān)測和研究，分析雷電與接地物及其周邊設施（特別是電子設備）的相互作用，研究雷擊機理，發(fā)展防雷新方法和新技術(shù)；開(kāi)展電磁兼容試驗研究，獲取關(guān)鍵數據，為雷電電磁干擾防護技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據。
（2）雷電探測新技術(shù)研究
以現有的雷電探測手段為基礎，圍繞雷電探測中的重要應用基礎理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究；開(kāi)展雷電探測新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用，以提升探測效率和探測精度；發(fā)展雷電探測網(wǎng)的探測性能評估方法，為雷電探測資料的合理應用提供指導；開(kāi)展雷電探測資料應用研究，揭示雷電放電特征和雷電活動(dòng)規律。
（3）雷暴閃電活動(dòng)特征和雷電預警預報方法研究
利用雷電和雷暴云的綜合觀(guān)測資料，研究雷電放電的時(shí)空演變規律及其與動(dòng)力和微物理過(guò)程的耦合機制，認識雷電活動(dòng)與其它氣象要素和天氣過(guò)程的相關(guān)關(guān)系，發(fā)展雷暴云起電、放電模式與中尺度數值預報模式的耦合技術(shù)，開(kāi)發(fā)雷電預警預報系統，提高我國雷電預警預報的水平，并拓展雷電資料在災害性天氣監測、預警和預報中的應用。
（4）雷電災害特征及其機理研究
建立我國雷電災害數據庫，較為全面地涵蓋雷電災害事件的各項特征；對我國的雷電災害進(jìn)行調查和統計，研究我國雷電災情的分布特征；分析雷電致災機理，針對不同類(lèi)型的災害提出合理建議，為防雷減災提供科學(xué)服務(wù)。
目前開(kāi)展的主要研究工作
i，開(kāi)發(fā)和研制高精度新型全閃電監測系統
發(fā)展高精度GPS授時(shí)、高速數據采集、基于波形特征的閃電放電類(lèi)型識別、閃電電場(chǎng)變化輻射脈沖到達時(shí)間差快速定位以及信號時(shí)域相關(guān)性和頻譜特征分析等集成新技術(shù)，對云閃、地閃和窄偶極性脈沖放電事件的進(jìn)行高效率探測和高精度定位，描繪雷電三維發(fā)展傳輸特征。
ii，開(kāi)發(fā)和研制雷電聲、光、電、磁探測設備
發(fā)展和完善基于不同技術(shù)手段的雷電聲、光、電、磁探測手段，以單站或組網(wǎng)形式獲取雷電放電過(guò)程在不同頻段產(chǎn)生的信號，并基于GPS同步技術(shù)或同步觸發(fā)技術(shù)，實(shí)現不同探測系統的同步觀(guān)測，為開(kāi)展雷電物理過(guò)程雷電防護理論研究提供基礎技術(shù)手段。
iii，雷暴閃電活動(dòng)規律和機理研究
研究中尺度熱動(dòng)力場(chǎng)、雷暴動(dòng)力過(guò)程和微物理過(guò)程與雷暴電荷結構形成、閃電特征（頻次、類(lèi)型、極性等）等相互關(guān)系，揭示不同類(lèi)型雷暴過(guò)程閃電活動(dòng)的規律和內在機制；建立雷電活動(dòng)與多種雷暴參量之間的參數化關(guān)系，發(fā)展閃電資料的同化方法和技術(shù)；完善起放電參數化方案，發(fā)展基于中尺度數值模式的雷電模式。上述研究為雷電預警、預報研究提供了基礎理論支撐。
iv，開(kāi)發(fā)1-2小時(shí)雷電臨近預警技術(shù)和2-6小數雷電活動(dòng)預報技術(shù)
研究融合多種時(shí)空分辨率氣象觀(guān)測資料（天氣類(lèi)型、探空、衛星、雷達、閃電定位、電場(chǎng)、雷暴模式數據等）逐步預警雷電活動(dòng)發(fā)生的新思路，發(fā)展多源數據資料綜合分析新技術(shù)，探索雷電臨近預警的產(chǎn)品形式，開(kāi)發(fā)1-2小時(shí)雷電臨近預警業(yè)務(wù)平臺。在中尺度WRF和GRAPES模式中寫(xiě)入起、放電參數化方案，開(kāi)發(fā)中尺度雷電模式，開(kāi)展預報試驗，建設測試預報平臺，實(shí)現2-6小時(shí)雷電活動(dòng)預報。上述兩個(gè)系統為基礎，研究雷電活動(dòng)無(wú)縫隙預報的融合技術(shù)。
v，開(kāi)展雷電物理過(guò)程精細化綜合觀(guān)測研究和真實(shí)雷電電磁環(huán)境下的防護新技術(shù)測試試驗
以廣州雷電野外試驗基地為依托，以雷電野外試驗和測試平臺為基礎，完善人工觸發(fā)雷電技術(shù)，進(jìn)一步提高閃電通道電流、閃電通道不同距離聲、光、電、磁的同步高精度測量技術(shù)，發(fā)展野外環(huán)境下多參量閃電數據和雷電防護測試數據的同步采集技術(shù)，獲取雷電過(guò)程及其耦合過(guò)程的綜合觀(guān)測資料，細化和深化對閃電放電物理過(guò)程的認識，揭示自然閃電源引致電子和電氣設施損毀的機制，為雷電防護理論和標準研究提供科技支撐。
科研團隊情況
雷電物理和防護工程實(shí)驗室現有固定人員14人，其中研究員3人，副研究員和高級工程師7人。另有流動(dòng)人員（含博士和碩士研究生、訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者等）15人。實(shí)驗室人員以中青年科技骨干為主，40歲以下的固定工作人員11人，其中5獲評為中國氣象科學(xué)研究院優(yōu)秀青年，2人入選中國氣象科學(xué)研究院高層次人才培養計劃。
代表性成果
i，自主開(kāi)發(fā)了高精度新型閃電探測系統，具有對云閃、地閃和窄偶極性脈沖放電事件的三維時(shí)空探測能力，該系統在技術(shù)創(chuàng )新、探測能力和應用前景方面具有顯著(zhù)的優(yōu)勢和潛力。
ii，在WRF模式中初步實(shí)現起電、放電參數化的寫(xiě)入，這在國內屬于領(lǐng)先的工作，不僅為我們在中尺度背景條件下研究閃電活動(dòng)的機理提供了重要手段，也為未來(lái)閃電預報試驗研究奠定了基礎。
iii，閃電和降水、云內粒子含量、臺風(fēng)發(fā)展強度及路徑等關(guān)系的建立，為閃電資料的應用奠定了基礎。
iv，雷電臨近預警系統填補國內在該平臺方面的空白，其中集成運用了多項創(chuàng )新方法，并率先提出了雷電臨近預警的產(chǎn)品形式。該系統在全國24個(gè)省市氣象部門(mén)得到推廣，在諸如世博會(huì )、大運會(huì )等重大活動(dòng)的雷電預警中發(fā)揮了重要作用，并在比如人工影響天氣、森林防火等部門(mén)得到應用。
v，雷電野外試驗和測試平臺是我國當前較為完善的集雷電觀(guān)測和防護試驗為一體的平臺，創(chuàng )新性的解決了大空間尺度內、多參量閃電及防護試驗數據的同步高精度采集，獲取了大量的第一手資料?；谠撈脚_開(kāi)展了自動(dòng)氣象站、無(wú)線(xiàn)通訊基站、高電壓輸電線(xiàn)路、埋地電纜、風(fēng)力發(fā)電機和電涌保護器等設備雷電防護試驗，試驗結果有力推動(dòng)了防雷器件測試裝置及方法的革新。
vi，高建筑雷電放電過(guò)程的觀(guān)測試驗和研究在國際上首次發(fā)現了自然地閃下行梯級先導擊中上行連接先導頭部以下（非頭部-頭部連接）的現象。同時(shí)，以該試驗為基礎發(fā)展的基于雙站光學(xué)觀(guān)測重建三維閃電通道的技術(shù)有利于克服原有二維觀(guān)測的局限性，為更加客觀(guān)的認識閃電發(fā)展、傳播和連接特征提供了一種途徑。
vii，自主建立的全國雷電災害數據庫是我國第一個(gè)以雷電災害數據為主要搜集對象的數據庫。以全國雷電災害數據為基礎開(kāi)展的雷電災害特征研究系統揭示了我國雷電災害的時(shí)空分布、行業(yè)分布、環(huán)境分布、人員分布等特征。
實(shí)驗室內景
雷電臨近預警系統平臺
一次地面觸發(fā)閃電
一次空中觸發(fā)閃電
來(lái)源：中國氣象科學(xué)研究院官方網(wǎng)站
