雷电过程中大气电场信号处理方法探究

刘 邕，姚慧茹

（天津市气象灾害防御技术中心，天津 300074）

雷电是一种常见的天气现象， 雷电灾害是联合国国际减灾委员会公布的10 种最严重的自然灾害之一[1]，为经济生活和生命安全带来极大隐患。 由于雷电的发生具有随机性、瞬时性特点，提高对雷电活动的预报、 预警技术水平一直是科学研究工作的难点。

大气电场探测是雷电监测的重要手段之一。 利用大气电场仪对附近电场进行实时检测， 根据电场的强度和极性的连续变化[2-6]，或通过组网观测和空间电场反演[7-8]，可以了解周围地区雷暴的发展活动状况，对雷电的预报预警具有一定的指示意义。然而， 大气电场仪在工作时容易受到周围环境影响[9-12]，导致实测的电场信号中常夹杂着一些非雷电信号。雷暴天气出现时，大气电场信号和噪声会相互混叠，对雷电预警造成干扰。因此在分析大气电场数据时，有必要对其进行信号处理，有学者利用小波分析[13-15]、经验模态分解[16-17]等方法，通过提取大气电场不同尺度的周期振荡分量对雷电过程进行诊断分析。 其中，小波变换是目前应用较为广泛的手段，具有低熵性、多分辨率性、基函数选择灵活性等特点，可适用于雷电过程中电场降噪和波形分析[18-19]，因此，本文选用小波变换对大气电场信号进行降噪处理。

此外，常规使用大气电场仪进行雷电预警时，往往以分析大气电场在时域上的变化特征为主， 而研究表明， 其频域的结构和特性也可反映出电荷的积累过程[20]，为大气电场信号研究和雷电数据应用提供了新的角度。……