Український сегмент системи грозопеленгації ENTLN

Автори: Кривобок О.А., Кривошеїн О.О., Коман М.М., Крупа Є.О.

Рік: 2018

Число: 21

Сторінки: 5-20

Анотація

В статті розглядається український сегмент системи грозопеленгаії компанії Earth Networks, який був створений в 2016 році. Він складається з 12 датчиків, розташованих у різних частях України, які дозволяють ідентифікувати як розряди земля-хмара (ЗХР), так і розряди між хмарами (МР). Заявлена кількість датчиків покриває всю територію України і дозволяє визначати ЗХР з імовірністю 95 %, а просторова точність виявлення блискавок становить близько 200 метрів. З огляду на необхідність збереження обладнання, була досягнута домовленість з Українським гідрометеорологічним центром про встановлення датчиків грозопеленгаціі на території метеорологічних станцій. Істотною перевагою даної системи грозопеленгації є те, що вона дозволяє реєструвати електромагнітні сигнали блискавок в діапазоні від 1 Гц до 12 МГц. Саме завдяки цьому, більш точно визначається просторове положення ЗХР і МР шляхом аналізу спектра електромагнітного сигналу у вказаному діапазоні. Для локалізації грозового розряду в мережі ENTLN використовується метод локації блискавок на основі принципу «часу приходу сигналу» (time of arrival – TOA). Первинні дані, отримані від датчиків грозопеленгаціі проходять через внутрішню систему централізованої обробки і надалі можуть використовуватися споживачем як безпосередньо, так і бути вихідними для серії продуктів, які є результатом обробки з використанням математичних, статистичних та геоінформаційних систем. Для обробки даних в УкрГМІ розроблено модульну систему, яка дозволяє уніфікувати засоби первинної та вторинної обробки вихідних даних та забезпечити всі необхідні канали для передачі сформованих даних за допомогою широкого кола протоколів. Для візуалізації даних блискавки використовуються підсистема GeoServer та інструмент відображення OpenStreetMap.
В статті описуются загальні принципи функціонування українського сегменту у складі мережі грозопелегації та розглядаються приклади її роботи в період з 10 червня до 30 вересня 2016 року. Таким чином, отримана інформація може бути новим, якісним джерелом даних для кліматологічних досліджень. У той же час, отримання даних в режимі реального часу дозволяє створювати серії продуктів для широкого кола споживачів, зацікавлених в короткостроковому прогнозуванні.

Теги: грозові розряди; грозопеленгація; обробка даних; система ENTLN

Список літератури

  1. Earth networks company. URL: https://www.earthnetworks.com/ (accessed: 10.10.2017)
  2. Charlie Liu, Chris Sloop, Stan Heckman. (2014). Application of lightning in predicting high impact weather. Preprints, WMO Technical conference on meteorological and environmental instruments and methods of observation, July 7-9, Saint Petersburg, Russian Federation.
  3. Cummins, K.L., Pyle, R.B., Fournier, G. (1999). An integrated North American lightning detection network. Preprints, 11th International Conference on Atmospheric Electricity, June 7-11, Guntersville, Alabama, pp. 218-221.
  4. Orville, R.E., Huffines, G.R., Burrows, W.R., Holle, R.L., Cummins, K.L. (2002). The North American lightning detection network (NALDN) – First results: 1998-2000. Monthly Weather Review, August, 130(8).
  5. TOA system. URL: http://www.uspln.com/product.html (accessed: 10.10.2017).
  6. Wolfgang Schulz, Gerhard Diendorfer, Stéphane Pedeboy, Dieter Roel Poelman. (2016). The European lightning location system EUCLID – Part 1: Performance analysis and validation. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 16, 595–605.
  7. Japan Lightning Detection Network (JLDN). URL: http://www.franklinjapan.jp/ contents/observation/jldn/ (accessed: 15.10.2017)
  8. Naccarato, K.P., Pinto, Jr.O. (2008). The third generation relative detection efficiency model for the brazilian lightning detection network (brasildat). 20th International Light-ning Detection Conference, 21-22 April. Tucson, Arizona USA.
  9. Naccarato, K.P., Pinto, Jr.O., Pinto, I. (2006). Different types of detection efficiency models to correct cloud-to-ground data obtained by Lightning Detection Networks. Proceedings of the International Conference on Grounding and Earthing & 2nd International Conference on Lightning Physics and Effects. SB-RAI, Maceió, CD-ROM, Nov.
  10. Abreu, D., Chandan, D., Holzworth, R.H., Strong, K. (2010). A performance assessment of the World Wide Lightning Location Network (WWLLN) via comparison with the Canadian Lightning Detection Network (CLDN). Atmos. Meas. Tech., 3, 1143-1153.
    11. Evert, R., Schulze, G. (2005). Impact of a new lightning detection and location system in South Africa, Power Engineering Society Inaugural Conference and Exposition in Africa, 2005 IEEE. URL: https://ieeexplore.ieee.org/xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=10730 (accessed: 15.10.2017)
  11. Australian largest lightning detection network. URL: http://www.gpats.com.au/ (accessed: 15.10.2017).
  12. Jiahong Chen, Yubin Wu, Zhibin Zhao. (2010). The New lightning detection system in China : Its method and performance. Conference: Electromagnetic Compatibility (APEMC), Asia-Pacific Symposium.
  13. Никитин Д. Системы грозопеленгации на страже электросетевого хозяйства. Профессиональный журнал. 2010. №06(7, 8). C. 17-20.
  14. Vaisala Lightning detection network. URL: http://www.vaisala.com/en/products/thunderstormandlightningdetectionsystems/Pages/GLD360.aspx (accessed: 17.10.2017)
  15. Demetriades, N.W.S., Pohjola, H., Murphy, M.J., Crame, J.A. (2010). Validation of vaisala’s global lightning dataset (GLD360). Preprints, WMO Technical conference on meteorological and environmental instruments and methods of observation, 30 August – 1 September, Helsinki, Finland.
  16. Rodger, C.J., Brundell, J.B., Dowden, R.L. (2005). Location accuracy of VLF World Wide Lightning Location (WWLL) network: Post-algorithm upgrade. Ann. Geophys., 23, 277– 290.
  17. Rodger, C.J., Werner, S.W., Brundell, J.B., Thomson, N.R., Lay, E.H., Holzworth, R.H., Dowden, R.L. (2006). Detection efficiency of the VLF World-Wide Lightning Location Network (WWLLN): Initial case study. Ann. Geophys., 24, 3197– 3214.
  18. Jacobson, A.R., Holzworth, R., Harlin, J., Dowden, R., Lay, E. (2006). Performance assessment of the World Wide Lightning Location Network (WWLLN), using the Los Alamos Sferic Array (LASA) as Ground Truth. J. Atmo. Oceanic Tech., 23, 1082–1092.
  19. Lay, E.H., Jacobson, A.R., Holzworth, R.H., Rodger, C.J., Dowden, R.L. (2007). Local time variation in land/ocean lightning flash density as measured by the World Wide Lightning Location Network. J. Geophys. Res., 112, D13111, doi:10.1029/2006JD007944.
  20. Betz, H.D., Schmidt, K., Oettinger, W.P. (2008). LINET—An international VLF/LF lightning detection network in Europe. Lightning: Principles, Instruments and Applications. Dordrecht, NL: Springer Verlag, pp. 115-140.
  21. Betz, H.D., Schmidt, K., Laroche, P., Blanchet, P., Oet-tinger, W.P., Defer, E., Dziewit, Z., Konarski, J. (2008). LINET—An international lightning detection network in Europe. Atmos. Res. doi:10.1016/j.atmosres.2008.06.01
  22. Sidik, M.A.B., Shahroom, H.B., Salam, Z., Buntat, Z., Nawawi, Z., Ahmad, H., Jambak, M.I., Arief, Y.Z. (2015). Lightning monitoring system for sustainable energy supply: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Au-gust 2015, doi: 10.1016/j.rser.2015.04.045
  23. Kryvobok, O., Kulbida, M., Savchenko, L. (2011). Monitor-ing of Severe Weather in Ukraine With the Use of Satellite Data. Use of satellite and in-situ Data to Improve Sustain-ability/ Part of the series NATO Science and Security/ Series C/Environmental Security. Netherlands: Springer, pp. 41-48
  24. Клімат України / за ред. Ліпінського В. М. Київ: Вид-во Раєвського, 2003. 343 с.
  25. Malan, D.J. (1963). Physics of Lightning. London : The English Universities Press, Ltd.
  26. Pierce, E.T. (1977). Atmospherics and radio noise, in Lightning. In: R.H. Golde (Ed.). Lightning : Physics of Lightning, 01, 351-384.
  27. Murphy, M.J., Cummins, K.L. 2-D and 3-D cloud discharge detection, 1998. (1998). Intl. Lightning Detection Conf., Tucson, AZ, Global Atmospherics, Inc.
  28. Smith, D.A., Shao, X.M., Holden, D.N., Rhodes, C.T., Brook, M., Krehbiel, P.R. et al. (1999). A distinct class of isolated intracloud lightning discharges and their associated radio emissions. J. Geophys. Res.,104, 4189-4212.
  29. Lewis, E.A., Harvey, R.B., Rasmussen, J.E. (1960). Hyperbolic direction finding with sferics of transatlantic origin. J. Geophys. Res., 65, 1879–1905.
  30. Fagan, D., Meier, R. (2011). Intelligent time of arrival estimation. IEEE forum on integrated and sustainable
  31. Stan Heckman. (2014). ENTLN Status Update. XV International Conference on Atmospheric Electricity, 15-20 June, Norman, Oklahoma, U.S.A.
  32. Google maps APIs. URL: https://developers.google.com/ maps/ (accessed: 01.11.2017)
  33. Yandex maps APIs. URL: https://tech.yandex.com/maps/ (accessed: 01.11.2017)
  34. Bing maps. URL: https://www.bingmapsportal.com/ (ac-cessed: 01.11.2017)
  35. Developer network YAHOO. URL: https://developer.yahoo.com/maps/ (accessed at 01.11.2017)
  36. OpenStreetMap/ Wikipedia. URL: http://wiki.openstreetmap.org/wiki/API (accessed: 01.11.2017)
  37. Мазин И. П., Хргиан А. Х. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. 646 с.
  38. Логвинов К. Т., Бабиченко В. Н., Кулаковская М. Ю. Опасные явления погоды в Украине. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1972. 236 с.
Завантажити повний текст (PDF)