إعادة النظر في أساسيات البرق
ظاهرة البرق هي تفريغ كهروستاتيكي طبيعي يحدث بين منطقتين مشحونتين كهربائيًا في الغلاف الجوي. تنقسم هذه التفريغات البرقية إلى فئتين رئيسيتين:
- البرق داخل السحابة (IC) ومن سحابة إلى سحابة (CC) - تمثل حوالي 75٪ من جميع أحداث البرق.
- البرق من السحابة إلى الأرض (CG) - تمثل النسبة المتبقية البالغة 25%، مما يشكل تهديدًا كبيرًا للأشخاص والبنية التحتية.
أنواع وخصائص البرق من السحابة إلى الأرض
بالتركيز على البرق من السحابة إلى الأرض، تحدث أنواع مختلفة من تفريغات البرق باتجاهات وأقطاب متفاوتة. في الأدبيات العلمية ودراسات الحماية من الصواعق، المرجع الأكثر شيوعًا هو: البرق السلبي الهابط، كما أنها تشكل حوالي 90% من أحداث CGهذا التبسيط عملي لأنه ومضات صاعدة تحدث عادةً في الهياكل التي يزيد ارتفاعها عن 60 مترًا، وغالبًا ما تكون ذات شدة أقل، وقابلة للمقارنة بالضربات اللاحقة في ومضة.
التمييز بين الومضات والسكتات الدماغية
A فلاش يشير إلى حدث البرق بأكمله، والذي يمكن أن يتكون من عدة السكتات الدماغية. A السكتة الدماغية هو تفريغ واحد داخل ومضة. تحتوي الومضات السلبية الهابطة النموذجية على من 2 إلى 5 ضرباتعادةً ما تُظهر الضربة الأولى أعلى تيار ذروة. ولكن هذا ليس الحال دائمًا.
تحدث السكتات الدماغية اللاحقة على فترات زمنية تبلغ تقريبًا 60 ميلي ثانية. على العكس من ذلك، ومضات إيجابيةعادة ما تنطوي على بضربة واحدة. أحد المفاهيم المهمة التي يجب فهمها هو ضربة العودة، وهو الانتشار المرئي للوميض لأعلى بعد ملامسة الموجه للأسفل للأرض. هذه الحركة الصاعدة هي ما ندركه كبرق. ذروة التيار لشوط العودة وهي معلمة حاسمة، لأنها تؤثر بشكل كبير على احتمالية الضرر للبنية التحتية.
اختيار أفضل تقنيات مراقبة البرق
للحصول على بيانات موثوقة عن كثافة وميض البرق، يتم ترتيب طرق المراقبة المختلفة حسب الدقة، من الأفضل إلى الأسوأ:
- أنظمة تحديد موقع البرق الأرضية (LLS) - الطريقة الأكثر دقة والمعترف بها على نطاق واسع للكشف عن الصواعق وتحليلها بدقة.
- عدادات وميض البرق - توفير بيانات موضعية قيمة، على الرغم من دقتها الأقل مقارنة بـ LLS.
- كشف البرق عبر الأقمار الصناعية - يوفر تصورًا عالميًا لنشاط البرق ولكنه لا يميز بين البرق من السحابة إلى الأرض والبرق داخل السحابة، مما يحد من فائدته للدراسات التفصيلية.
- أيام العواصف الرعدية (المستويات الكيرونية) - الطريقة الأقل موثوقية، وتعتمد على الملاحظات الذاتية لحدوث الرعد، مما يجعلها قديمة لدراسات أداء البرق الحديثة.
التحرك إلى ما هو أبعد من المستوى الكيروني
ال المستوى الكيروني هو مقياس قديم يعتمد على أيام العواصف الرعدية، تُعرّف بأنها الأيام التي يُسمع فيها الرعد، بغض النظر عن عدد مرات حدوثه. ويُحسب بحساب متوسط عدد أيام العواصف الرعدية السنوية في موقع معين. على سبيل المثال، موقع يشهد رعدًا في 30 يومًا في السنة لديه مستوى كيروني من 30.
ومع ذلك، هذه الطريقة ذاتي للغاية، لأنه يعتمد على الإدراك البشري - سواء سمع أحدهم صوت الرعد أم لا. ما لم يكن يعمل في مناطق نائية للغاية حيث لا يتوفر LLS، كلاهما معايير CIGRÉ و IEC يُنصح بشدة بعدم استخدام مستوى الكيرونيك. إذا كان نظام تحديد موقع البرق يمكن الوصول إليها في بلدك، والانتقال إلى الأساليب الحديثة المعتمدة على البيانات أمر حتمي.
دور أنظمة تحديد موقع البرق (LLS)
ما هو LLS؟ نظام تحديد موقع البرق هو عبارة عن شبكة من أجهزة الاستشعار الأرضية المصممة لـ:
- كشف تفريغات البرق.
- حدد الموقع الجغرافي الصواعق.
- وصف خصائص البرق مثل شدته، وقطبيته، ونوعه (من السحابة إلى الأرض أو داخل السحابة).
ويتم تحقيق ذلك من خلال التقاط إشارات الكهرومغناطيسية المنبعثة أثناء أحداث البرق. العديد منها مقدمي خدمات LLS الرائدين نعمل عالميًا، ونقدم بيانات عالية الدقة لقطاعات المرافق والصناعات. وتشمل هذه:
- فايسالا إكس ويذر
- البث الآني
- قياسات جوية
- شبكات الأرض
اعتبارات رئيسية عند اختيار مزود خدمات التعلم مدى الحياة
عند اختيار مزود LLS أو تقييم بيانات البرق، تتضمن العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها ما يلي:
- جودة البيانات - دقة ووضوح وموثوقية الأحداث البرقية المبلغ عنها.
- تغطية الشبكة - تقدم بعض الشبكات شامل التغطية، في حين يركز البعض الآخر على إقليمي المناطق.
- تقنية الكشف - يستخدم مقدمو الخدمة المختلفون أنواعًا مختلفة من أجهزة الاستشعار والخوارزميات، مما يؤثر على كفاءة ودقة الكشف.
خلاصة
يُعد فهم أساسيات البرق أمرًا بالغ الأهمية للصناعات التي تعتمد على بيانات دقيقة للطقس وتقييم المخاطر. مع التقنيات الحديثة أنظمة تحديد موقع البرقيمكن لصناع القرار أن يتجاوزوا الأساليب القديمة مثل مستويات الكيرونية والرافعة المالية بيانات البرق عالية الدقة لتحسين حماية البنية التحتية والتخفيف من المخاطر.
عن المؤلف
اسمي فلورنت جيروديت، وأنا مستشار مستقل متخصصة في تكنولوجيا مانعات الصواعق وأداء الصواعق على الخطوط الهوائيةمن خلال شركتي، METARRESTERS، نقدم خدمات استشارية ودراسات ودعم مشاريع وتدريب ومحتوى تعليمي في هذا المجال. بالإضافة إلى ذلك، نقدم حلول برمجية متخصصة لإجراء دراسات الصواعق وإدارة البيانات، مما يتيح للصناعات اتخاذ قرارات تعتمد على البيانات في مجال الحماية من الصواعق وتقييم المخاطر.
