Επανεξέταση των θεμελιωδών αρχών του κεραυνού
Το φαινόμενο του κεραυνού είναι μια φυσική ηλεκτροστατική εκκένωση που συμβαίνει μεταξύ δύο ηλεκτρικά φορτισμένων περιοχών στην ατμόσφαιρα. Αυτές οι εκκενώσεις κεραυνών χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες:
- Κεραυνοί μέσα στο σύννεφο (IC) και από σύννεφο σε σύννεφο (CC) - αντιπροσωπεύουν περίπου το 75% όλων των κεραυνών.
- Κεραυνός από σύννεφο στο έδαφος (CG) - που αντιπροσωπεύει το υπόλοιπο 25% και αποτελεί σημαντική απειλή για ανθρώπους και υποδομές.
Τύποι και χαρακτηριστικά των κεραυνών από σύννεφο σε έδαφος
Εστιάζοντας στους κεραυνούς από τα σύννεφα προς το έδαφος, εμφανίζονται διαφορετικοί τύποι κεραυνικών εκκενώσεων με διαφορετικές κατευθύνσεις και πολικότητες. Στην επιστημονική βιβλιογραφία και στις μελέτες αντικεραυνικής προστασίας, η πιο συνηθισμένη αναφορά είναι ο αρνητικός προς τα κάτω κεραυνός, καθώς αποτελεί περίπου το 90% των συμβάντων CG. Αυτή η απλούστευση είναι πρακτική, επειδή οι ανοδικές αστραπές εμφανίζονται γενικά σε κατασκευές με ύψος μεγαλύτερο των 60 μέτρων και είναι συχνά χαμηλότερης έντασης, συγκρίσιμες με τα επόμενα χτυπήματα σε μια αστραπή.
Διαφοροποιώντας τις λάμψεις και τα εγκεφαλικά επεισόδια
Μια λάμψη αναφέρεται σε ολόκληρο το γεγονός του κεραυνού, το οποίο μπορεί να αποτελείται από πολλαπλά κτυπήματα. Ένα κτύπημα είναι μια μεμονωμένη εκκένωση μέσα σε μια λάμψη. Οι τυπικές καθοδικές αρνητικές λάμψεις περιέχουν 2 έως 5 κτυπήματα, με το πρώτο κτύπημα να παρουσιάζει γενικά το υψηλότερο ρεύμα αιχμής. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα.
Τα επόμενα εγκεφαλικά επεισόδια συμβαίνουν σε διαστήματα περίπου 60 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Αντίθετα, οι θετικές αναλαμπέςπεριλαμβάνουν συνήθωςένα μόνο εγκεφαλικό επεισόδιο. Μια κρίσιμη έννοια που πρέπει να γίνει κατανοητή είναι το κτύπημα επιστροφής, το οποίο είναι η ορατή διάδοση της λάμψης προς τα πάνω μετά την επαφή του καθοδικού ηγέτη με το έδαφος. Αυτή η ανοδική κίνηση είναι αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως αστραπή. Το μέγιστο ρεύμα της επιστροφής είναι μια κρίσιμη παράμετρος, καθώς επηρεάζει σημαντικά το δυναμικό ζημιών στις υποδομές.
Επιλογή των καλύτερων τεχνικών παρατήρησης κεραυνών
Για την απόκτηση αξιόπιστων δεδομένων πυκνότητας κεραυνών, οι διάφορες μέθοδοι παρατήρησης κατατάσσονται κατά σειρά ακρίβειας, από την καλύτερη προς τη χειρότερη:
- Επίγεια συστήματα εντοπισμού κεραυνών (LLS) - Η πιο ακριβής και ευρέως αναγνωρισμένη μέθοδος για την ακριβή ανίχνευση και ανάλυση κεραυνών.
- Μετρητές αστραπών - Παρέχουν πολύτιμα τοπικά δεδομένα, αν και με μικρότερη ακρίβεια σε σύγκριση με το LLS.
- Δορυφορική ανίχνευση κεραυνών - Προσφέρει παγκόσμια απεικόνιση της δραστηριότητας κεραυνών, αλλά δεν κάνει διάκριση μεταξύ κεραυνών μεταξύ σύννεφων και εδάφους και κεραυνών εντός του σύννεφου, περιορίζοντας τη χρησιμότητά του για λεπτομερείς μελέτες.
- Ημέρες καταιγίδας (Επίπεδα Keraunic) - Η λιγότερο αξιόπιστη μέθοδος, που βασίζεται σε υποκειμενικές παρατηρήσεις της εμφάνισης κεραυνού, γεγονός που την καθιστά παρωχημένη για τις σύγχρονες μελέτες απόδοσης κεραυνών.
Ξεπερνώντας το επίπεδο Keraunic
Το κεραυνικό επίπεδο είναι μια παλιά μετρική που βασίζεται στις ημέρες καταιγίδας, οι οποίες ορίζονται ως οι ημέρες κατά τις οποίες ακούγεται κεραυνός, ανεξάρτητα από τον αριθμό των περιστατικών. Υπολογίζεται με τον μέσο όρο του ετήσιου αριθμού ημερών καταιγίδας σε μια δεδομένη τοποθεσία. Για παράδειγμα, μια τοποθεσία που βιώνει κεραυνούς 30 ημέρες το χρόνο έχει επίπεδο κεραυνικού 30.
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι άκρως υποκειμενική, καθώς εξαρτάται από την ανθρώπινη αντίληψη - αν κάποιος άκουσε κεραυνό ή όχι. Εκτός εάν λειτουργούν σε εξαιρετικά απομακρυσμένες περιοχές όπου δεν υπάρχει LLS, τόσο τα πρότυπα CIGRÉ όσο και τα πρότυπα IEC αποθαρρύνουν έντονα τη χρήση της κεραυνικής στάθμης. Εάν ένα σύστημα εντοπισμού κεραυνών είναι προσβάσιμο στη χώρα σας, η μετάβαση σε σύγχρονες, βασισμένες σε δεδομένα μεθόδους είναι επιτακτική ανάγκη.
Ο ρόλος των Lightning Location Systems (LLS)
Τι είναι ένα LLS; Ένα σύστημα εντοπισμού κεραυνών είναι ένα δίκτυο επίγειων αισθητήρων που έχει σχεδιαστεί για να:
- Ανίχνευση εκκενώσεων κεραυνών.
- Προσδιορίστε τη γεωγραφική θέση των κεραυνών.
- Χαρακτηρίστε τις ιδιότητες του κεραυνού, όπως η ένταση, η πολικότητα και ο τύπος (σύννεφο-εδάφους ή εντός του σύννεφου).
Αυτό επιτυγχάνεται με τη σύλληψη των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια των κεραυνών. Αρκετοί κορυφαίοι πάροχοι LLS δραστηριοποιούνται παγκοσμίως, προσφέροντας δεδομένα υψηλής ακρίβειας για επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και βιομηχανίες. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται:
- Vaisala XWeather
- Nowcast
- Météorage
- Δίκτυα της Γης
Βασικές εκτιμήσεις κατά την επιλογή ενός παρόχου LLS
Όταν επιλέγετε έναν πάροχο LLS ή αξιολογείτε δεδομένα αστραπής, οι βασικοί παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη περιλαμβάνουν:
- Ποιότητα δεδομένων - Ακρίβεια, ανάλυση και αξιοπιστία των αναφερόμενων συμβάντων κεραυνών.
- Κάλυψη δικτύου - Ορισμένα δίκτυα προσφέρουν παγκόσμια κάλυψη, ενώ άλλα επικεντρώνονται σε περιφερειακές περιοχές.
- Τεχνολογία ανίχνευσης - Οι διάφοροι πάροχοι χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους αισθητήρων και αλγορίθμων, επηρεάζοντας την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια της ανίχνευσης.
Συμπέρασμα
Η κατανόηση των βασικών αρχών του κεραυνού είναι ζωτικής σημασίας για τις βιομηχανίες που βασίζονται σε ακριβή δεδομένα καιρού και εκτίμησης κινδύνου. Με τα σύγχρονα συστήματα εντοπισμού κεραυνών, οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων μπορούν να ξεπεράσουν τις ξεπερασμένες μεθόδους όπως τα επίπεδα κεραυνών και να αξιοποιήσουν δεδομένα κεραυνών υψηλής ακρίβειας για βελτιωμένη προστασία των υποδομών και μείωση των κινδύνων.
Σχετικά με τον συγγραφέα
Ονομάζομαι Florent Giraudet και είμαι ανεξάρτητος σύμβουλος που ειδικεύεται στην τεχνολογία των απαγωγέων υπερτάσεων και στην απόδοση των κεραυνών στις εναέριες γραμμές. Μέσω της εταιρείας μου, METARRESTERS, παρέχουμε συμβουλευτικές υπηρεσίες, μελέτες, υποστήριξη έργων, εκπαίδευση και εκπαιδευτικό περιεχόμενο στον τομέα αυτό. Επιπλέον, προσφέρουμε εξειδικευμένες λύσεις λογισμικού για μελέτες κεραυνών και διαχείριση δεδομένων, δίνοντας τη δυνατότητα στις βιομηχανίες να λαμβάνουν αποφάσεις με βάση τα δεδομένα για την προστασία από τους κεραυνούς και την αξιολόγηση των κινδύνων.
