中国气象发展战略---第八章：雷电的防御保障体系

通天雷神

中国气象发展战略

第八章  雷电的防御保障体系
 主  笔：郄秀书、马启明、张义军

撰稿人：言穆弘、董万胜、陈成品、孟青

主要贡献者：周筠珺、袁铁

联系人：郭志武、胡  欣

8．1 引言 (郄秀书)

8．1．1雷电灾害（董万胜）

雷电灾害被联合国有关部门列为“最严重的十种自然灾害之一”，被中国国防电工委员会称为“电子时代的一大公害”。

每年北京都会发生许多雷电灾害，据不完全统计，2003年北京发生雷电灾害五十多起，损坏最多的是计算机网络、通讯系统、监测监控系统、家用电器、电话等，占雷电灾害总数的九成二左右。新建的雷电监测系统可以准确监测雷击火点，及时报告林区火灾，并为事后查找起火原因提供了科学依据。2002年7月28日，内蒙古大兴安岭北部原始林区因雷击引发建国以来最为严重的雷击森林火灾，火灾涉及19个火场，过火面积达4万公顷。近16,000名林业职工和官兵在4架直升飞机、2架运五飞机和1架人工增雨飞机的协助下，经过23个昼夜才将大火扑灭，仅扑火费用就高达近1亿元。此次雷击引发的森林大火，受到全国人民和党中央、国务院的高度关注和重视。

随着我国经济的高速发展和信息网络技术在各个领域的广泛应用，防御雷电灾害问题，已引起了各级政府和社会各界的高度关注。据粗略统计，我国每年因雷电事故造成的经济损失高达上百亿元人民币，每年因雷击造成的人员伤亡达数千人之多。防御雷电灾害已涉及到各行各业，特别对通讯、建筑、计算机网络、信息处理系统、电力、国防、石化、交通、航空、电气、消防、化工等领域，更是攸关重要。

据美国的保守估计，主要由于雷电冲击导致计算机网络系统失效或损坏，平均每年约占全部故障的70％。在德国各种灾害造成的损害中，感应雷击造成的损害高居榜首，占全部灾害损失的33.8％。奥地利某地区1960-1992年间雷击保险理赔件数统计：33年中直接雷击事故每年都约100起左右，而电子设备的损坏却由1960年的931起上升到1992年的23768起！我国近年也雷害事故频繁、激增，据一些省市统计，因雷害作用，电子设备的直接损失约占雷电灾害总损失的80％，造成了巨大的直接经济损失和无法估量的间接经济损失与社会影响。多年来，国内外有关航空航天飞行器、微波站、调度通信站、气象中心、计算中心、广播电视系统等遭受雷电等冲击干扰而失效、损坏的事例屡见不鲜，造成巨大的损失。因此，加强和改进电子系统（设备）的防护，减小其造成的直接损失和间接损失（有时这可能更大更严重！），已成为当务之急。

据不完全统计，我国每年因雷击造成人员伤亡达3000～4000人，财产损失在50到100亿元人民币。近年来，随着社会经济发展和现代化水平的提高，特别是信息技术的快速发展，城市高层建筑物的日益增多，雷电灾害的危害程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。例如，1998年仅广东省就发生雷击事故1465宗，起火爆炸20起，死亡104人，伤129人，直接经济损失达2亿元。1998年6月29日，保定的河北邮电器材机械厂院内三油罐因雷击引起爆炸，顿时三间油库化为灰烬。1999年4月19日，秦青线3.5万伏高压线杜庄段遭雷击，高压线落在通讯电缆上，造成杜庄电信支局大部分设备损坏，致使通讯中断一星期，直接损失40多万元……

我国幅员广大，雷灾严重情况不一，尤其是南方沿海省份较为严重，其中最著名的是在广东省的雷州半岛雷州市。该地人士对雷电造成的破坏习以为常，例如气象局发出雷电警报时，拨掉有线电视接线或使调制解调器暂时不工作，尤为常见，否则就会造成严重的设备损坏，该情况一直没有良好改善。

8．1．2雷电灾害与经济建设（董万胜）

自然灾害中，雷击引起的灾害算得上是最为严重的一种。这不仅因为雷电发生频率高，且年年重复发生。据有关研究统计，在地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有100次闪电。每个闪电强度可高达10亿伏，足见其能量之大，产生的危害可想而知。

雷电是发生在大气层中的一种气象现象，雷电灾害自古有之。200多年前，富兰克林发明避雷针以后，建筑物等设施已得到了一定的保护，人们认为可以防止雷害，对防雷问题有所松懈。但是随着近代高科技的发展，尤其是微电子技术的高速发展，雷电灾害越来越频繁，损失越来越大，原先的避雷针已无法保护建筑物、人和电器设备。握着电话话筒而受雷击致死的人时有所闻，原先许多从来不发生雷电灾害的行业和部门也频频受害。这些雷害是人们意料不到的。现今全球平均每年因雷电灾害造成的直接经济损失就超过10亿美元，死亡人数在三千人以上。根据气象部门和劳动部门估算，我国每年雷击伤亡人数均超过1万，其中死亡3000多人。例如1989年，我国青岛市黄岛油库于８月1２日遭雷击失火，燃烧104小时才勉强扑灭。伤亡人员近百名，烧毁原油3.6万吨，整个油库毁坏殆尽，变成一片废墟。如某数据中心，集全体技术人员历时三年的研究成果和宝贵数据也因一次雷灾而化为乌有。造成的间接损失无法估算。类似的案例不胜枚举。80年代以后，雷灾出现新的特点,这主要是因为一些高大建筑的兴起,如高层智能大厦，微波站、天线塔等都会吸引落雷，从而使本身所在建筑及附近建筑遭到破坏。增设的各种架空长导线反倒引雷入室，使避雷装置失去作用。另外，随着微电子技术高度发展及广泛应用到各个领域，使雷害对象也发生了转移，从对建筑物本身的损害转移到对室内的电器、电子设备的损害，以至发生人身伤亡事故。随之防雷对象也由强电转移到弱电。雷电产生的电磁感应已成为主要危害。

雷电灾害的严重性首先表现在它具有巨大的破坏性上，它的产生是目前人类无法控制和阻止的，其特点是雷电放电电压高，电流幅值大，变化快，放电时间短，电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场，以及强烈的电磁辐射等物理效应，给人类社会带来极大的危害，造成人员伤亡、巨大破坏、起火爆炸、严重损失。雷电灾害波及面广，涉及人类社会活动、农业、林业、牧业、建筑、电力、通信、航空航天、交通运输、石油化工、金融证券等各行各业，几乎无所不及。随着高科技的发展，雷电灾害显得越来越严重。

雷灾的严重性更表现在，雷电通过多种渠道侵害地面物。除直接雷击外，还有雷电的静电感应作用，闪电放电时的电磁感应作用；闪电放电时产生的强烈电磁脉冲；雷电反击以及雷电过电压波可能沿各种架空线、无线电天线、天线馈线、电缆外皮和金属管线等传入仪器设备，酿成祸患。

8．1．3雷电灾害与国家安全 (郄秀书)

雷电是联合国确定的全球最严重的十种自然灾害之一。全球每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数，导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生，从卫星、通信、导航、计算机网络乃至每个家庭的用电设备都会受到雷电灾害的严重威胁。特别是随着高层建筑物的不断增多、智能大厦的广泛使用以及社会对信息网络依赖程度的提高，同等强度的雷电灾害对社会造成的损失越来越大。雷电不仅在航空、航天、国防、电力、通讯、邮电、化工、石油、建筑等领域造成严重的经济损失，对我国的经济建设产生严重影响，同时也对国家安全构成严重威胁，因此加强雷电研究对于国家安全和国防建设有重要的意义。

l       雷电与信息安全

信息技术在现代社会发挥着越来越重要的地位。信息技术的核心是微电子技术、通信技术、计算机技术和网络技术。近年来,随着电子技术的高速发展，各行各业对计算机信息系统的依赖程度越来越高，大量有关国家安全、国防军工、国民经济建设的重要数据信息迅速集中于计算机系统，计算机系统已经成为信息资源的重要载体和储存库，但是，雷电电磁辐射干扰对计算机系统的稳定性，可靠性和安全性有着直接影响。电磁辐射对计算机系统及其数据住处所产生的干扰、破坏、窃取与篡改的危险性与日剧增，成为严重的社会化问题。雷电对其的电磁辐射干扰所造成的信息失密，结果不仅使计算机受损，造成严重的经济损失，更重要的是其所造成的间接影响和由此引起的安全问题。雷电侵入计算机，主要是通过电网之供电电源。例如：广州区域气象中心业务系统 94年5月曾被雷击，计算机网络、气象雷达、卫星接受系统电子设备损坏，这此设备固然价格昂贵，更严重的后果是使气象预报工作陷于中断。再比如，成都铁路局计算中心曾遭雷击损坏一台主机与5台终端机，严重地影响了铁路运输秩序。

l       雷电与航天发射

航空航天是汇集了人类最新高科技的尖端领域，防雷技术在其中虽然并不突出，但却是不可忽视的重要环节，液氢燃料的加注过程、火箭的发射升空都不能在有雷电的情况下执行。雷电除对航天飞行器、发射塔等造成直接破坏外，还可引爆火箭的点火装置，使火箭自行升空，或使发射过程中的火箭爆炸，因此火箭上的主要电子仪器必须有极强的抗雷电辐射和静电干扰的能力。一方面发射场高耸的发射架和竖立在发射台上的运载火箭都是良好的尖端放电物，极易遭受雷击；另一方面航天器发射后，会迅速改变周围环境的电场分布，使电场强度猛增，严重时会引起诱发雷电；火箭发射升空的过程中，起电的云层甚至没有明显自然闪电的云也可能袭击飞行中的航天飞行器。闪电一旦集中航天飞行器，将造成的巨大的经济损失，而由此产生的间接经济损失和社会影响更是不可估量的。1987年3月26日美国国家航天局（NASA）利用大力神/半人马座火箭从美国卡纳维拉尔角基地发射海军通信卫星时曾遭受雷击而使发射失败，当时火箭发射约1分钟后受雷电干扰突然失控，浪涌电压破坏了制导控制计算机，导致星箭俱毁，损失高达1.7亿美元。1987年6月9日美国航天局在瓦罗普斯发射场实施航天发射前，一阵暴风雨突然降临，3枚火箭被雷电击中，雷电触发火箭自行点火启动，结果两枚火箭升空后在预定轨道上仅飞行了4公里，另一枚飞出100米左右坠入大西洋，导致发射彻底失败。我国由于目前航天发射任务不多，采用100%避开雷雨天气的几率高，因此由雷电引起的航天发射事故极少，但是随着航天事业的发展和发射任务的增多，航天发射的雷电安全保障问题将显得越来越重要。

l       雷电与军事安全

当前，各国军队改进装备的重点越来越多地放在利用信息技术提高队伍的快速响应能力、战场及战略情报的收集能力、后勤补给能力，以及利用信息技术改进武器的精度、机动性等方面。可以说现代战争是全面信息化基础上的战争，海湾战争充分显示了信息技术的重要作用，被人们比喻为“硅片上的战争”。雷电对信息时代的军事行动和电子装备，如雷达、电台、导弹、飞机等兵器都有严重破坏和干扰，因此对现代战争有重要影响。雷电产生的强大辐射场，可使一切以微电子器件、计算机技术为基础的信息传输、通信、指挥等系统内部敏感的电气和电子线路中产生致命的电压和电流，可以改变电子线路某些元件的工作状态，造成电路功能紊乱、传输的信号产生误码和错乱，甚至使整个网络失去控制。因此现代战争中，雷电的破坏作用是不容忽视的。

l       雷电与交通安全

雷电对交通运输安全构成严重威胁，全球每年因雷击而造成的与航空、铁路、高速公路等运输安全有关的事故屡见不鲜。雷电可以直击交通工具产生直接破坏，这对飞机的飞行安全最为严重，仅美国每年平均就有55架次的各类飞机遭雷电击中。铁路、高速公路的特点是面广、线长，既有强电设备，又有大量的监控、通信、传感等弱电设备，外场设备遍布全路段，旷野区域往往有突出的设备点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭雷击或雷电感应的薄弱点。雷击事故轻者使部分设备被击坏，系统丧失部分功能；重者则使全系统瘫痪，经济损失惨重；更有甚者，因系统频繁遭受雷电侵扰，系统不能正常运行，全部系统功能尽失，给交通安全带来极大隐患。我国大部分地区属雷电多发区，因此加强交通运输行业的雷电防护有重要的实际意义。

l       雷电与安全生产

雷电对我们国家许多部门的安全生产有严重威胁。我国大部分地区属雷电多发区，雷电既是威胁一些高科技领域的重要灾害，也是对化工、石油、矿山开采、高层建筑、加油站、输电线、森林等易燃易爆场所安全生产的主要因素之一。1989年雷击引起的黄岛油库特大火灾，造成直接经济损失3400多万元，死伤140多人。大兴安岭北部林区几乎每年都有森林火灾发生，给生态环境和经济发展造成重大损失，这些森林火灾大多是由雷电引发的。2002年7月28日内蒙古大兴安岭北部原始林区因雷击引发建国以来最为严重的雷击森林火灾，火灾涉及19个火场，过火面积达4万公顷。近16,000名林业职工和官兵在4架直升飞机、2架运五飞机和1架人工增雨飞机的协助下，经过23个昼夜才将大火扑灭，仅扑火费用就高达近1亿元。此次雷击引发的森林大火，受到全国人民和党中央、国务院的高度关注和重视。1977年7月13日：雷电击中电线，导致纽约九百万人断电二十五小时。随后发生的趁火打劫导致1700多家店铺遭抢劫或破坏，370多人被捕，财产损失高达1.5亿美元。2003年14日，包括纽约在内的美国东北部和加拿大部分地区的突然发生大面积停电事故，也是由纽约一个电厂遭雷击起火，导致一个主要电网供电中断所引起，停电事故造成数百万纽约市民“无家可归”，纽约的许多商店关闭，全球游客的旅行计划搁浅。因此雷电灾害的防护不仅与经济建设紧密相关，更是关系到确保工农业生产和人民生命财产安全，维护社会稳定的大事。

8．1．4研究动态 (郄秀书)

由于闪电发生的随机性和瞬时性以及危险性，不能对其采用常规方法进行研究，因此导致了对雷电的认识和理解进展比较缓慢，目前尚属于资料积累阶段，仍有很多问题需要进一步的观测研究。

l       国外动态

纵观国际雷电研究趋势，二十世纪八十年代以来出现了三大特点。首先雷电研究本身受到两个因素的驱动，一是高新技术发展对雷电防护提出了越来越高的要求，二是GPS技术和高速大容量数采技术的发展，使得有可能对微秒、亚微秒的雷电过程进行研究。雷电研究的第二个特点是重视与其它学科的交叉，比如在与大气化学的交叉方面正进行雷电产生的N0x及转化的测量和模式计算；在与气候变化的交叉方面发现了全球闪电、电离层电位是地面增温的敏感指示器；在灾害性天气的监测预警方面，发现闪电可比雷达提前指示强对流发展，闪电频数可用于对对流性降水量的估测等。雷电物理研究的第三个特点是重视将研究成果与实际应用的结合，比如美国每年组织法国、瑞典等近十个国家的科学家在Florida国际雷电研究基地进行人工引雷实验，除对雷电物理和雷击机理进行研究外，还对不同类型的防雷设备进行检验、对高压线及特种设备（如：模拟的航天发射器燃料盒、仪器盒等）进行雷击实验，以增加其运行的安全性。日本每年在北陆地区对冬季雷暴进行人工引雷实验，主要目的是搞清造成严重灾害的正极性雷电的放电机理，并提出有效的防护措施。

l       国内动态

和国外比较起来，我国雷电研究虽然起步较晚，缺乏先进的技术手段和设备，但80年代以来也有了很大进展。中国科学院寒区旱区环境与工程研究所在雷暴云电结构、雷电电磁辐射、人工引发雷电技术及其应用等方面进行了深入的研究，取得了一系列重要成果，并在国际上具有一定的特色和地位。我国是世界上掌握人工触发闪电技术的四个国家之一，已在我国南、北方不同地区成功触发了近50次闪电，试验不仅获取了一批闪电电流、光、电、磁等参量的综合测量资料，并进行了流光激发、传播以及回击过程模式等方面的研究。中国科技大学、中国气象科学研究院等也一直在进行着相关的研究工作，并取得了重要成果；中国科学院空间中心等几个单位相继开展了雷电定位系统的研制工作，并在我国的雷达监测中发挥了重要作用。但由于我国地域辽阔，雷暴和雷电现象复杂且与地域特征密切相关，而雷电研究又起步较晚，特别是现代防雷技术正处于发展时期，因此，许多科学和技术问题还有待进一步解决。特别是在雷电防护方面，在我国市场上，先后出现了多种形形色色的所谓消雷及避雷装置，但实践表明，这些装置并不能起到完全的消雷、避雷作用。因而研究雷害机理，以科学指导雷电的防护是摆在我们国家的重要问题之一。

zuiyou

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duzhitao

恳请楼主发一份给我哦！多谢了！duzhitao615@163.com

通天雷神

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旷怡

真谢谢前辈了啊，呵呵

蓝浪

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清洁工

[这个贴子最后由清洁工在 2005/09/13 00:04am 第 1 次编辑]

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“l   雷电的激发和传输”————不懂
 
 “有心人啊，我有全文给你要不要看啊？”
     恳请版主发一分给偶：leisheng31@sina.com

solemnity

[这个贴子最后由solemnity在 2005/09/12 09:52am 第 1 次编辑]

有心人啊，我有全文给你要不要看啊？

目录：
《中国气象事业发展战略研究》总论卷和1－6卷介绍

   
   (一)总论卷
   《中国气象事业发展战略研究》总论卷提出了中国气象事业发展的总体战略。明确了“坚持公共气象的发展方向，大力提升气象信息对国家安全的保障能力，大力提升气象资源为可持续发展的支撑能力”的战略思想，其核心是“公共气象、安全气象和资源气象”。这一战略思想突出了气象事业的公益性，体现了以人为本、全面协调可持续的科学发展观。
   在这一战略思想的指导下，确立了“按照‘一流装备、一流技术、一流人才、一流台站’的要求，建设具有世界先进水平的气象事业现代化体系，率先基本实现现代化，实现从气象大国向气象强国的跨越，为全面建设小康社会提供一流的气象服务”的战略目标。建设具有世界先进水平的气象事业现代化体系，重点是建立一体化观测体系，构建气候系统观测平台，使之成为地球观测系统最重要的组成部分；建立信息管理体系，构建气象信息共享平台，使之成为气候系统的信息中心；完善无缝隙预报预测体系，构建公共气象服务平台，使之成为气象灾害预警和应急响应的基础；完善科技、教育体系，构建气象科技创新和人才培养平台，使之成为全国气象科学研究和技术开发的支柱。
   根据战略目标，本战略研究提出了发展具有国际先进水平的气象业务；增强气象对经济社会发展的服务功能；强化气象对国家安全的保障作用；开发气象资源，促进可持续发展；推进气象科学技术研究与创新等五大战略任务。凝练出了加强能力建设的八大重点工程，即气象综合观测与信息网络系统工程、气象灾害预警系统工程、气候预测系统工程、公共气象服务系统工程、气候变化应对工程、航空航天气象保障工程、人工影响天气工程、气象科技创新与教育培训工程。为实现中国气象事业发展的战略目标，完成战略任务，战略研究立足中国国情，理论联系实际，提出了大力推进科技创新、实施人才强业战略、加大公共财政投入力度、建立健全法规与标准体系、加强国际合作能力和拓展国际活动空间、创新体制和机制等六项战略措施。
   （二）第一卷：重大科学技术问题卷
   重大科学技术问题卷是中国气象事业发展战略研究丛书中一个重要的组成部分。它涵盖了中国气象事业发展战略中必须解决天气学理论与预报技术、气候系统与全球变化、人工影响天气、大气化学、大气物理学、综合观测系统与重点外场科学试验等重大科学技术问题。重大科学技术问题的战略研究是从“公共气象、安全气象和资源气象”的理念出发，面向世界科技发展的前沿，面向全面建设小康社会的服务需求，体现“强化观测基础，提高预测水平，趋利避害并举，科研业务创新”的中国气象事业战略发展方针；通过科技创新，提升我国气象科技自身发展潜能，建设具有世界先进水平的现代气象业务体系，服务于社会、服务于经济建设、服务于国防，实现从气象大国向气象强国跨越，为全面建设小康社会提供更加优质的气象科技服务。
   气象科技的进步是气象事业发展的基础，气象科学的发展程度体现了生产力水平和科学技术发展程度。随着当今科学技术的迅猛发展和学科的交叉融合，气象科学的发展与生态学、地理学、海洋学、水文学、环境科学乃至社会学、经济学等学科的发展密不可分，并已成为地球系统科学和可持续发展科学的重要组成部分。气象科技越来越显示出对国家安全和社会进步具有重要的基础性作用、对国民经济发展具有很强的现实性作用、对国家和社会可持续发展具有深远的前瞻性作用，气象科技的发展与人类的生存和发展息息相关。可以预见，21世纪的气象科技将飞速发展，它必将国家的安全保障、经济发展、社会进步中起到至关重要的作用。
   为了适应我国全面建设小康社会对气象科学技术提出的需求与挑战，根据“公共气象、安全气象、资源气象”的理念和内涵以及中国气象事业发展战略的总体目标，重大科学技术问题卷紧扣世界科学技术发展脉搏，综合分析气象科学发展的背景、现状和社会需求，从科技发展战略思维的高度提出关键的气象科学与技术问题。本卷根据21世纪世界科技发展趋势，确立我国气象科技长期的发展目标和重点研究任务，同时对中国区域天气、气候和气候变化以及气象科学理论体系建立、天气预报和气候预测手段改进、全球气候系统观测实施、多学科交叉等方面提出应采取的措施。
   参加本卷研究和撰写工作的单位有：中国气象局、中国科学院、北京大学、南京大学、中山大学、中国科技大学、北京师范大学、空司气象局等部门的专家88人，其中中国科学院院士3人。研究和撰写采取集中研究，分别撰写，沟通思路，封闭修改。在撰写人完成初稿后，先后进行了2次集中封闭研究和修改，形成了目前16.6万字的文稿。本卷在编写过程中得到许多不同行业关心气象事业发展，愿为中国气象事业献计献策热心人士的大力支持，在此深表谢意。
   （三）第二卷：现代气象业务
   气象业务是气象事业的重要组成部分，也是树立和落实“公共气象、安全气象和资源气象”三个理念的重要基础。新中国成立以来，特别是改革开放以来，我国气象业务发展迅速，取得了举世瞩目的成就，并在为经济社会发展服务的过程中做出了突出贡献。但是，面对世界科学技术的快速发展，面对国家日益增长的需求，我国气象业务还存在一些不足和差距，而国家安全、经济建设、社会发展以及人民生活水平的提高还将对气象业务提出更高、更旺盛的需求；21世纪头20年的重要战略机遇期是我国气象业务大发展的重要时期，将为我国气象业务由大国向强国跨越提供重要的历史机遇。
   中国气象事业发展战略研究?现代气象业务卷正是基于这种需要，适应研究型业务的长远快速发展而研究和编撰的。本卷全面反映了气象业务的最新国际动态，充分结合了我国特色和发展实际，高度概括了我国现代气象业务的总体框架，清晰描绘了中国气象业务发展的宏伟蓝图。同时，本卷充分贯穿了总论卷的思路，以重大科学技术问题卷为技术支撑，并作为其它各卷的基础。本卷共九章,主要包括由天基、空基和地基气象观测组成的综合观测业务，以天气监测、预报预警和服务为重点的天气业务，以农业气象、海洋气象、航空气象、水文气象、空间天气、交通气象、电力与能源气象、环境气象、健康气象等为重点的专业气象业务，以气候监测、预测和评估为重点的气候业务，以气候变化检测、预估和适应对策为重点的气候变化业务，以及以通信网络、高性能计算机、信息共享和灾难备份为重点的气象信息系统。
   第一章高度凝练和概括了全卷的主要内容。在分析气象观测、天气与专业气象、气候与气候变化、气象信息系统等的现状、发展趋势和存在问题的基础上，提出了我国气象业务发展所面临的机遇和挑战。围绕总论卷提出的气象业务发展目标，从科技发展和前瞻性的角度，结合研究型业务的要求，提出了实现目标的五大发展战略。
   第二到第四章着墨于综合观测业务的未来发展，全面反映了组成综合观测系统的天基、空基和地基三部分内容，系统考虑了业务和科研对五大圈层观测资料的总体需求，理清了概念，突破了传统思维，突出了气象行业的高科技地位。
   第五到第六章详细描述了天气业务和专业气象业务的发展，架构清晰，战略性强，体现了向气象强国跨越的现代天气业务的特色，贯穿了“公共气象”和“安全气象”的大方向和积极向环境气象和资源气象拓展的新理念。
   第七到第八章气候和气象变化业务最突出的特点是科学上站的比较高，紧跟了世界气候、气候变化科研和业务的新动向，体现了研究型业务的特点。同时，充分考虑了国家政治和外交需求，反映了“公共气象、安全气象、资源气象”的大方向。
   第九章气象信息业务突出了前瞻性和先进技术，体现了信息资源共享的理念，充分反映了气象事业战略研究的全局观。
   本卷的编写过程是树立和落实科学发展观的具体实践，反过来，它将指导现代气象业务的科学发展。为期一年的现代气象业务卷战略研究工作是在中国气象事业发展战略研究领导小组的直接领导和各有关部门、有关单位的大力支持下完成的，在此，特向他们表示衷心感谢！并对为本卷研究付出辛勤劳动的所有领导、专家和工作人员表示衷心感谢！
   （四）第三卷：气象与经济社会发展卷
   自然环境（包括天气、气候）是经济发展和社会进步的基础。遵循和认识自然规律，防御自然灾害，充分利用自然资源，是加快经济发展和社会进步的前提。气象科学作为地球系统科学和可持续发展理论的重要组成部分，对国家安全和社会进步具有重要的基础性作用、对国民经济发展具有很强的现实性作用、对国家和社会可持续发展具有深远的前瞻性作用，它与人类的生存和发展密切相关。当前全世界都在关注包括气象灾害在内的自然灾害和全球气候变化对人类生存和发展的影响。
   随着人类活动和范围的不断增加，全球气候变化对人类社会可持续发展的危害也日益彰显。全球气候变化对我国已经产生了严重影响，如海平面升高、冰川退缩、冻土融化、动植物数量减少等都将给我国带来不可逆转的、持久的严重影响，特别是农业、水文水利、交通、民用航空、海洋、城市发展、区域经济、重大工程等气象敏感行业和水资源、生态系统以及能源等方面。气象灾害已经成为制约我国经济社会发展的重要因素。由于经济发展和社会进步与天气、气候和气候变化密切相关, 经济社会发展对气象服务的紧迫需求与日俱增，因此科学认识天气、气候和气候变化规律，研究预报、预测和评估方法，探索气象资源的合理利用途径，增强防灾减灾、趋利避害能力，构筑全方位、全时空、快速反应的气象服务体系，更好地发挥气象对经济社会发展的社会效益、经济效益和生态效益, 对于保持经济社会持续快速健康发展具有重要意义。
   为了应对国民经济和社会发展对气象的需求与挑战，本卷根据“公共气象、安全气象、资源气象”的理念和内涵以及中国气象事业发展战略的总体目标，紧扣世界科学技术发展脉搏，从公共气象服务与农业、交通、海洋、民用航空、城市发展、区域经济发展、重点工程建设和水文气象与水利等方面深入探讨了气象与国民经济建设和社会发展各方面的关系；回顾了我国气象事业为经济社会发展服务的历程，总结了取得的成绩和存在的主要问题；还针对全面建设小康社会的宏伟目标，论述了气象事业对经济社会发展服务的现状和重要性；分析了未来经济社会发展对气象事业的新需求；凝炼出本卷“以科学发展观为指导，贯彻落实中国气象事业发展战略思想、指导方，树立“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，坚持公共气象的发展方向，强化气象公共服务职能，建立健全气象公共服务体系，提高公共气象服务质量，充分发挥气象科学技术作为现实生产力对经济社会发展的基础性、现实性、前瞻性作用，不断提升中国气象事业对绿色GDP的贡献率，为科学执政和经济社会可持续发展提供坚实的气象科学技术支撑，为全面建设小康社会作出应有贡献”的中心思想和以下重点内容：
   1、贯彻落实中国气象事业发展战略思想、指导方针，树立“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，必须加强气象为经济社会发展服务的能力建设，不断提升中国气象事业对绿色GDP的贡献率。
   2、气象在为经济社会发展服务中，必须把公共气象服务放在整个气象服务的首位，坚持趋利与避害并举原则，突出气象为国家安全和可持续发展服务，突出“以人为本”的服务理念。实现气象服务内容多样化、服务手段现代化、服务产品专业化、服务队伍专职化、服务管理规范化。
   3、在农业防灾减灾气象保障服务和充分应用气象资源为农业服务并重的前提下，以国家粮食安全和生态环境安全气象保障服务为重点；积极拓展农业生态环境监测和信息服务领域。
   4、针对重点江河流域及干旱、半干旱气候区或水旱灾害频发区，重点建立水文气象一体综合监测网，构建信息共享平台和信息服务系统，发展新一代水文气象服务保障系统；发展水资源综合评估技术；预测与评估全球变化和人类活动对水循环过程与水资源的影响及趋势，研究气候变化对水资源影响的对策。
   5、气象在为交通安全服务中，重点加强确保交通安全的气象保障技术规范和标准的制定和实施。
   6、气象在为民用航空服务中，重点完善航空气象综合监测系统和机场气象保障业务系统；发展航空气象警报、预报、预警数值模式系统；建立全球民航气象第三个世界区域预报中心；加强航空气象培训和科学研究。
   7、气象在为海洋科技发展和海洋经济服务中，重点建立健全现代化的海洋?大气综合监测系统，发展海洋气象保障服务系统；合理开发我国近海的海洋与气象资源；加强海?气相互作用机理研究，发展海?气数值模式，开发海洋浮标、卫星遥感等海洋观测资料的同化技术以及短期气候预测技术。
   8、气象在为城市发展服务中，重点建立健全社区尺度气象监测网、预报模式和气象灾害防灾减灾体系。
   9、针对不同经济区域的自然环境条件、气象资源特征和经济社会服务对象的特殊需求，建设相应的“特色气象服务体系”。
   10、气象在重大工程服务中，重点建立健全重大工程的安全及其对生态环境影响的建设立项、设计气候论证制度，建立健全重大工程建设全程安全气象保障服务体系，建立健全重大工程运营安全气象保障服务体系。
   11、在人工影响天气业务作业与科学研究并重的前提下，以增强人工影响天气作业效益为重点；在人工影响天气科学技术开发中，以解决催化技术和效益评估技术等关键技术为重点。同时，本卷还体现了气象事业对经济社会发展的绿色GDP贡献率。强调了加强政策环境（法规建设、体制改革与创新、标准制定与实施）、高新技术（科学技术、现代管理技术与艺术）、服务意识（以人为本、为民服务）有机结合是气象事业在经济社会发展中发挥基础性、现实性、前瞻性作用的重要基础。制定了公共气象为经济社会发展服务的总体目标、重点任务、发展思路。提出了为实现公共气象为经济社会服务的战略目标、完成各项任务，必须加强公共气象为经济社会发展服务能力的建设；必须充分认识并重视发挥气象服务在经济社会发展中的基础性、现实性、前瞻性作用；必须改革和完善气象服务体制，建立与市场经济体制相适应的并符合气象为经济社会发展服务规律的现代公共气象服务体系；必须大力推进气象为经济社会服务的科技创新，加强学科交叉和融合，加速科技成果向业务服务生产力的转化，不断提高气象服务的科技含量的对策措施。
   中国气象事业发展战略研究“气象与经济社会发展”课题组（第三课题组）本着科学民主、求真务实的精神，百花齐放、百家争鸣，充分发挥专家作用，凝聚社会各界的智慧的原则，组织了科学技术研究（理科）、工程技术应用（工科）、经济社会发展（文科）等领域有关学科93名专家，进行为期一年的跨学科、跨领域、跨部门深入研究，最终完成了中国气象事业发展战略研究“气象与经济社会发展”课题研究，撰写了《中国气象事业发展战略研究》“气象与经济社会发展卷”专著。本卷共分十二章，比较系统地研究和论述了“气象与经济社会”、“现代公共气象服务”、“气象与农业”、“水文气象与水利”、“气象与交通”、“气象与民用航空”、“气象与海洋”、“气象与城市发展”、“气象与区域经济发展”、“气象与重点工程建设”、“人工影响天气技术服务”、“对策与措施”等气象与经济社会发展方面的理论和实践，并取得了一系列重大成果。这些研究成果打破了部门和行业界限,谋划了新时期新阶段加快中国气象事业对经济社会绿色GDP贡献的发展的路子，必将对中国气象事业的跨越式发展具有重要意义，也必将对经济发展、社会进步和实施可持续发展战略起到重要的促进作用。
   中国气象事业发展战略研究第三课题??“气象与经济社会发展”课题研究工作得了中国气象事业发展战略研究领导小组和专家顾问组的亲自指导，中国气象事业发展战略研究领导小组办公室还组织有关专家对《气象与经济社会发展卷》进行了统稿审查，提出了许多宝贵意见，在此向他们表示衷心感谢！并对为本课题研究付出辛勤劳动的所有领导、院士、专家、学者和工作人员表示衷心感谢！
   （五）第四卷：气象与国家安全
   国家安全是国家生存的保障。随着经济、社会发展及其全球化进程的需要，国家安全的概念已从传统的国防安全拓展为更广泛的国土安全、食物安全、环境安全、能源安全、空间安全等，气象为国家安全服务的广度和深度也有了很大的发展。现在，气象数据、产品和信息不仅用于天气预报，为防灾减灾、经济发展和国家宏观决策服务，还越来越广泛地用于国家安全保障领域。本卷论述与国家安全密切相关的气象防灾减灾、国防安全、食物安全、能源安全、雷电防护、空间安全，以及为应对全球气候变化、环境外交提供有效的气象科技支撑等方面的内容。关于公共安全、水资源安全、生态安全等方面的内容己在其它分卷论述，本卷没有涉及。
   本卷在第一章中分析了国家安全对气象工作的需求。(1)我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。雨涝、干旱、台风等自然灾害直接危及我国的国民经济发展和人民生命财产的安全。全球变暖使得极端天气气候事件发生的频次增加。(2)未来信息化战争对国防安全与军事气象提出了新的需求。精确的天气气候预报和预测不仅为军事活动，而且为先进武器正常发挥作用提供气象保障。(3)食物安全是国民经济发展的基础，是国家发展和社会稳定的保障。气候异常，特别是洪涝和干旱，对食物总量安全有重要的影响，可能使我国农业生产的不稳定性增加，产量波动大，使农业生产的条件发生改变，通过农业生产成本和投资格局的改变引起农业生产布局和结构的变动。(4)能源是国家经济的生命线。能源特别是化石燃料的开采、运输、加工使用都和气象条件密不可分。发展风能、太阳能等可再生能源的规划需要气象工作积极参与。核安全气象保障是核能工业发展最重要的前提之一。(5)全球气候变暖及其影响是关系到21世纪人类社会生存与发展的重大问题。我们需要全面深入研究气候变化对我国自然生态系统和国民经济各部门的影响后果、可采取的适应与减缓措施，并在对其进行成本效益分析的基础上，提出我国适应与减缓气候变化影响的发展规划，为有关国际活动提供科技支持。(6)雷电灾害被联合国有关部门列为“最严重的十种自然灾害之一”，也被中国国防电工委员会称为“电子时代的一大公害”。尽快开展雷电监测和防御工作，具有重要的意义。(7)空间天气是指太阳活动引起的日地空间环境尤其是地球磁层、热层和电离层中的扰动现象。这种日地空间环境中的剧烈变化，可能会引起地球空间环境的灾变，影响空间和地面技术系统的运行，影响军事活动和高科技项目的开展。空间天气保障也是现代战争不可或缺的战斗力因素。
   建国五十多年来，我国气象为国家安全服务已经取得巨大的成就。表现为：(1)初步建成了门类比较齐全、布局基本合理的气象探测、通信、数据分析、服务业务系统；(2)发展了数值天气预报、气象卫星、气象雷达、人工影响天气等新技术和手段，为国家安全服务；(3)在重大天气气候灾害的防御、决策、评估方面为各级政府提供了重要的信息服务；(4)提供了农业、航空、军事气象保障；5)积极参与了全球性能源和环境外交活动。
   我国的基本气象业务体系与国家安全的需求不相适应。表现为：(1)观测体系不够完善，数据质量控制体系不够健全，气象为国家安全保障水平需要进一步提高；(2)国家安全气象保障中科技自主创新能力亟待提高；(3)管理体制、机制尚不适应社会发展和服务国家安全的需要；(4)气象科技队伍整体素质有待进一步提高。
   第二至第八章对与国家安全有关的七个重要领域进行了分析，指出气象事业为了改善为国家安全服务未来20年的工作目标。
   重大天气气候灾害预警与防御体系建设的主要工作目标是：(1)根据国家对重大天气气候灾害防御的要求，改进对暴雨洪涝、干旱和台风等各种时间和空间尺度致灾天气系统的监测，使它们能够被观测到；(2)研究致灾天气系统的形成机理及活动规律，使它们能够被诊断、分析，并提高它们的预报水平；(3)制定科学、有效的灾害防御对策和应急措施预案，建立重大天气气候灾害预警系统和快速反应的灾害应急体系和灾害评估体系，使各种防灾、减灾和灾后救援措施能够及时执行。
   信息化战争将成为二十一世纪的主要战争形态。建设信息化军队、打赢信息化战争，是新世纪积极推进中国特色军事变革的基本目标和主要任务。军事气象保障要精确化、无缝隙、一体化。(1)精确的军事气象保障要从传统单一的气象领域向现代综合的气象、海洋和空间环境领域拓展，具备为武器系统提供实时、精确的环境信息保障能力，为作战指挥控制系统提供环境数据，实现环境数据与信息化武器系统的有机铰链;(2)无缝隙的军事气象保障要加快发展拥有自主知识产权的、多尺度的战场环境监测和预测手段，重点解决保障技术手段不足、时空覆盖范围不够、精细化程度不高等问题，逐步提高气象海洋和空间环境保障的无缝隙覆盖水平;(3)一体化军事气象保障要树立一体化的大系统保障观念，彻底改变传统的“条块分割、自成体系、各自为政、各自为战”的保障模式，使军事气象工作真正成为国家气象事业的有机组成部分，创建新型的“三军一体、军民结合、军民兼容”的一体化联合保障模式，最大限度地提高保障效益。
   气象是影响食物安全的重要自然因子，快速、准确、及时的气象信息服务，对保障食物总量安全和食物质量安全具有十分重要的作用。短期天气预报可以降低农产品生产的灾害性风险。中期天气预报，可以为灾区制定应对措施，为食物储备计划争取时间，保持粮食供给能力的稳定。短期气候预测可为制定食物安全的发展战略提供支持。在气候变化条件下及时调整相关政策，可以对农产品的国际贸易发挥影响。大力提升气象信息对食物安全的保障能力，是国家安全观的新发展对气象事业提出的迫切需求和重要任务。在气候变化条件下，气象事业为食物安全服务的工作总目标是：要为实现食物生产全过程的监测和安全管理作出贡献。其内容包括：(1)建设食物安全的气象监测体系；(2)研究食物安全的气象预警体系；(3)实施食物安全的气象保障。
   能源是国民经济的基本支撑。能源安全是国家经济安全的重要方面，它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。气象信息在能源规划中有重要的作用。能源安全的工作目标是要致力于建立一整套合理的中国能源安全气象保障体系。其内容有能源供应气象保障、发展可再生能源的气象规划、核应急气象保障三方面。(1)能源供应中气象保障的内容包括海上能源生产和运输的气象保障、不同气象条件下能源调度的气象保障。(2)发展可再生能源的气象规划的内容包括确定风能、太阳能等可再生能源的资源量，选择发电场。(3)核应急气象保障能力建设的内容包括核放射性辐射源周围大气环境监测、应急保障预案、核应急气象预报服务及核影响评估。
   要积极参与气候变化与环境外交国际活动，加强气候变化与环境外交中气象科技支撑的工作。目标是：(1)要加强对影响全球气候变暖因素的监测分析，其内容包括：进行温室气体、化学活泼气体、有毒气体、气溶胶等大气成分含量监测，发展土地利用与土地覆盖、植被、冰川全球变化的遥感监测能力，建立土壤污染监测系统，加强区域大气环境要素监测，完善区域大气本底监测网，发展酸雨监测网，加强沙尘暴监测，开展跨国河流水资源监测。(2)要加强对影响全球气候变暖因素的评估，其内容包括：人类活动对气候变化的影响、区域大气环境容量与机理、远距离大气污染物输送。
   雷电防护的工作目标是：(1)建立雷电监测网与预警系统，发展地基和天基雷电观测技术，建设全国雷电监测网，建立国家大型雷电数据库和雷电灾害信息系统，在此基础上，建立雷电预警业务；(2)建立现代化雷电防护体系，加强对防雷产品的依法监管力度，制定国家统一的雷电防护标准，检验雷电防护产品效果。
   中国气象事业在空间天气领域的战略任务是：(1)加强国家层面的统一规划、管理和协调，发展空间天气监测系列卫星，完善科学配置的空间天气地面监测台站网，逐步建成天地一体化的、具有国际先进水平的综合监测体系；(2)开展空间天气重大科学问题研究；(3)发展以物理预报为基础的空间天气综合预报技术和方法，加快空间天气研究模型向业务预报模式转化，形成空间天气预报和服务能力；(4)建设国家空间天气中心，建立中国独立自主、能实现资源共享的空间天气信息采集、分析、存储及服务产品分发系统，为国家安全战略提供空间天气保障。
   第九章是本篇的总结。这一章从技术层面上总结了面向国家安全气象服务体系的发展目标，从管理层面上总结了发展安全气象的对策措施。面向国家安全的气象服务体系发展目标是：要以气象基本业务系统为主要依托，以资料与信息共享为主要特征，建成气象、海洋和空间的三位一体的全程、连续、滚动的综合气象服务系统，以现代通讯和信息技术为基础，建成高度共享的大容量的数据存储系统及相应的灾难备份系统，实现对各种观测资料的快速采集、传输、存储、加工处理和产品分发，最终达到面向国家安全相关领域的服务手段现代化、服务产品专业化、服务队伍专职化、服务管理规范化。  

通天雷神

不找到谁有兴趣把这个读完。更不找到谁真的有兴趣深思一下。

无所谓了。有没有人读是一回事，做不做这件事情是另一回事。总得先有东西读吧。

通天雷神

8。5雷电与天气、气候 (言穆弘)

8．5．1雷电与极端天气气候事件的关系

l       雷电与降雹

雷电与降雹是强风暴中两种不同表现，且都能造成不同性质的灾

害。研究二者相关性，可为利用雷电观测来预警降雹提供理论和实验基础。观测发现：当强风暴中出现较多横向闪电时，就意味着会产生较大降雹；在风暴发展阶段，当出现较多正地闪时，通常伴有大降雹出现，且降雹多出现于正闪峰值附近；当正闪逐渐减少，较变成优势负地闪时，降雹则明显减少。研究雷电与冰雹之间内在物理联系及因果关系，可为人工消雹开辟一条新途径。

l       雷电与龙卷

中尺度风暴系统通常伴有强降水，闪电活动也频繁，且主要是高频数负地闪。但风暴中一旦出现正地闪，且频数较高大于1.5次/分时，则很有可能出现龙卷。龙卷一般出现在正闪频数达到峰值后开始减少，并逐步转化为优势负地闪时段内，通常滞后于正闪峰值约20分钟，此特征通常被用于龙卷的即时预报。大量观测发现负地闪和龙卷、降雹之间无关联，但高频数负地闪（大约30次/分）常伴有强降水过程且持续时间长。在龙卷出现前十余分钟内几乎全部是正地闪，出现后又几乎全部转化成负地闪，这种相关机制的研究有助于深入了解龙卷过程。

l       雷电与台风

由于台风内缺乏较多的过冷水滴，且对流活动很弱，一般认为台风只能引起大风和强降雨，没有闪电活动，故在台风研究中不注意云雾和电结构。Black(1984)首先在Diana台风中观测到很频繁的闪电，且主要出现在台风眼壁和外降雨带中，闪电外廓线呈现弯曲特点。此后，更多人观测到台风中闪电活动。闪电发生与强对流密切相关，这就意味着台风中存在局部强对流，尤其在台风登陆以后，受地形抬升作用会局地增强对流发展，有可能发展成龙卷或超级单体，于是闪电发生，且闪电活动约滞后于强对流发展约3-5小时。所以利用闪电频数可以预测台风中强对流的发展。当台风中发展强对流时，由于潜热释放可以增强气旋中的暖中心核，于是在对流破裂后，台风会被加强。因此，台风中深度对流的发展可被看作台风进一步被加强的标志，而闪电活动是一个很好指标。一些统计观测指出，当台风涡旋中心100-150km范围内出现闪电活动时，则在6-12小时后台风将会增强。

8．5．2    雷电活动与全球气候变化

l       雷电与热带（全球）气温相关性——舒曼共振

全球雷暴产生的闪电活动等效于一个电流发生器，向电离层充电维持了全球电流平衡和电离层电位。闪电产生频数很宽的电磁辐射，其低频部份强度很弱，但对于零级波型，即其波长等于地球周长（或其整数倍）时，地球波导作用就像一个共振器，闪电辐射被放大。考虑到地球为球形波导、传播中的损耗以及各向异性的电离层、边界层影响，从波导理论到得谐振频率约为8赫兹。来自闪电的8赫兹辐射波被称为“苏曼共振波”。对于理想波导，零级苏曼共振波是一个随高度不变的重直电分量即电离层电位。表征全球闪电活动强度的苏曼共振波和电离层电位线性相关，通常用测量苏曼共振波磁场来表示征全球闪电活动，且可以在地球上任意地方测量，相差不大，当然会有局地影响以及电离层不均匀性等影响，故通常采用月平均值。由于闪电来自于雷暴天气，雷暴与大气中不稳定能量即空气温度和湿度有关，因此苏曼共振波强度可以反映全球温度尤其是热带地区温度。统计分析指出，二者有很好的正相关性。所以表征全球闪电活动强度的苏曼共振波可以作为一种灵敏的热带温度指示器，进一步研究工作指出，湿球温度比干球温度有更好的相关性。近代由于卫星观测全球闪电计划的发展，所以利用分析全球和区域性卫星闪电资料来研究全球气温和气候的变化是一条新的研究途径。

l       雷电活动影响全球气候变化的探索性研究

在大气化学研究领域，痕量气体对天气气候的影响已被广泛注意。雷电活动可以产生痕量气体，尤以NOx(NO+NO2)更为重要。NOx在大气光化学反应中，以及对对流层和平流层中的O3浓度分布起重要作用。O3生成主要依赖于紫外辐射，闪电的直接产生量很小，但闪电产生的NOx很大地影响了O3浓度的动态平衡。观测指出，对流层中高NOx

区，O3浓度高，反之亦然。而O3是温室气体，它的水平空间分布变化将会影响环流形势，O3对太阳辐射尤其是紫外辐射很敏感，O3垂直分布变化将敏感地影响太阳辐射，所以NOx的全球变化（尤其是南、北半球不对称分布变化）将会影响全球气候变化。此外NOx对氢氧根OH-

浓度变化也有关键作用（直接产生OH-，也能通过O3产生OH-），而OH-对于大气中的水汽分布和云的形成有较大影响。卫星分析指出，在对流层上层水汽分布不均匀，有些区域存在较多的水汽，这可能就是NOx的作用。人类活动可以产生较多NOx，但近地面NOx生命期很短仅几小时，而对流层上层NOx生命期长可达数天。闪电是主要源，少量是由低层平流层输送而来。

因此，雷电通过对上部对流层中的NOx调制可以影响全球和区域性气候。当前相关研究主要有以下热点：

u   雷暴（局地和全球）能产生多少NOx，与其它源相比如何？

u   产生的NOx在雷暴内以及在中尺度区域、全球内的输送？

u   NOx对上层对流层的光化学反应，水汽和温度影响多大？

8.6        今后二十年内的主要科学问题和任务

l   全国地面雷电监测和定位网的建立以及预警预报业务的发展

l   星载雷电不同探测技术的发展

●  国家级雷电研究实验室和野外观测基地的建设和发展

●  雷电的激发、传输物理过程研究

●  雷电灾害机理研究和防护技术的发展

●  雷电的电磁兼容研究

●  雷电探测和防护产品的开发和评估

●  全球大气电路和天气气候的关系研究

●  中层大气雷电放电特征以及雷电的大气化学效应研究