Μπορεί ένα δίκτυο τοποθεσίας Lightning να παίξει ζωτικό ρόλο στη μετεωρολογία;

Ο κεραυνός έχει άμεση και έμμεση επίδραση στα ζωντανά σώματα και στους ανθρώπους και οι απώλειες είναι πολύ υψηλές και στις δύο περιπτώσεις (Srivastava et al., 2015). Η σημασία του ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού και της φυσικής των κεραυνών έχει συζητηθεί από τους Qie et al. (2015) και πρότεινε σε πιο εστιασμένη έρευνα για την ηλεκτρική ενέργεια από καταιγίδες. Η ανάπτυξη του δικτύου τοποθεσίας Lightning (LLN) και η χαρτογράφηση μπορούν να βοηθήσουν σε όλες τις πτυχές όσον αφορά τη φυσική και τη μετεωρολογία των κεραυνών.

Πρόσφατα, πολλά μικρά, περιφερειακά και μεγάλης εμβέλειας δίκτυα έχουν αναπτυχθεί ανάλογα με τη χαμηλή συχνότητα (VLF) / χαμηλή συχνότητα (LF). Ωστόσο, οι κύριοι στόχοι κάθε δικτύου είναι διαφορετικοί και τα περισσότερα από αυτά μπορούν να εντοπίσουν μόνο από σύννεφο σε έδαφος (CG) που αναβοσβήνει, αν και λίγοι μπορούν να εντοπίσουν το σύνολο των κεραυνών συμπεριλαμβανομένου του CG και του intra-cloud (IC). Το Beijing Lightning NETwork (BLNET) που λειτουργεί στην περιοχή αστικού συμπλέγματος Beijing-Tianjin-Hebei είναι ένα από αυτά που έχει σχεδιαστεί ειδικά για να εστιάζει τη φυσική κεραυνών και την καταιγίδα που μπορεί να εντοπίσει την πλήρη αστραπή.

Γενικά, όλα τα LLN πρέπει να βρουν την απόδοση ως προς την αποτελεσματική αποτελεσματικότητα ανίχνευσης (DE) και την καλή ακρίβεια τοποθεσίας (LA). Οι ερευνητές το έχουν κάνει χρησιμοποιώντας διάφορες μεθοδολογίες και όλες έχουν κάποιους περιορισμούς. Όπως οι Idone et al. (1998a, 1998b) συζήτησαν την απόδοση του εθνικού δικτύου ανίχνευσης κεραυνών (NLDN) στις ΗΠΑ χρησιμοποιώντας την αλήθεια εδάφους. Σε παρόμοιο πλαίσιο, η απόδοση του World Wide Lightning Location Network (WWLLN) έχει επιτευχθεί σε σχετικούς όρους.

Τα κανονικά δίκτυα μεγάλης εμβέλειας έχουν περιορισμένη βασική αλήθεια και επαληθεύονται από περιφερειακά ή τοπικά δίκτυα (Abarca et al., 2010; Abreu et al., 2010). Πρόσφατα, ένας ερευνητής είχε δείξει τη σχετική απόδοση του WWLLN που ποικίλλει ανά περιοχή και είναι περίπου 12,4% (16,8%) στο πλαίσιο μιας γρήγορης κεραίας (BLNET) και η σχετική ακρίβεια τοποθεσίας έχει νοτιοανατολικά σε σύγκριση με την ηχώ του ραντάρ μετά την εύρεση της απόδοσης BLNET χρησιμοποιώντας το self -μέθοδος αναφοράς (Srivastava et al., 2017).

Οι Wang et al. (2016) εισήγαγε την απόδοση του BLNET ως 250 μέτρα από μια αλήθεια εδάφους που υποδεικνύει ένα καλό LA και εξαιρετικά χρήσιμο για προβλέψεις κεραυνών και επιστημονικές μελέτες. Εκτίμησαν επίσης το LA χρησιμοποιώντας την προσομοίωση Monte Carlo και πρότειναν ότι το DE του BLNET είναι ένα σημαντικό βασικό ερώτημα σε μελλοντικές μελέτες. Έτσι, όχι μόνο το LA αλλά και η DE είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας για την απόδοση. Ωστόσο, ένας μικρός αριθμός βασικών αληθειών δεν αρκεί για να πει τη σωστή απόδοση και πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια εναλλακτική μέθοδος.

Οι Srivastava et al. (2017) συζητήθηκε λεπτομερώς για την απόδοση του BLNET,  και με βάση έναν ενημερωμένο αλγόριθμο και πρόσφατη αλήθεια εδάφους, το LA ήταν 52 μέτρα. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αυτοαναφοράς, το συνολικό DE κεραυνών του BLNET είναι περίπου 93,2%, το οποίο ποικίλλει καθημερινά από την καταιγίδα και μερικές φορές εξαρτάται από την απόδοση των οργάνων και τον τοπικό θόρυβο. Η μελέτη δείχνει επίσης ότι τα φλας που βρίσκονται μακριά από το δίκτυο ενδέχεται να μην εντοπίζονται από το LLN επειδή ένας επαρκής αριθμός αισθητήρων δεν μπορεί να ανιχνεύσει το σήμα. Υπάρχουν κάποιες πιθανότητες ως διαφορές στην ισχύ του σήματος μεταξύ IC και CG. Το σήμα IC δεν μπορεί να ενεργοποιήσει ορισμένους αισθητήρες σε οποιοδήποτε δίκτυο εάν βρίσκονται αρκετά μακριά από το δίκτυο. Η υψηλή DE ενός πυκνού δικτύου με καλό LA χρησιμοποιείται εξαιρετικά για την παρακολούθηση κυψέλης εντοπισμού κεραυνών και για μια προειδοποίηση για σοβαρές καιρικές συνθήκες.

Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Αξιολόγηση απόδοσης του Beijing Lightning Network (BLNET) και σύγκριση με άλλα δίκτυα εντοπισμού κεραυνών σε όλο το Πεκίνο, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Atmospheric Research . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Abhay Srivastava, Ye Tian, Xiushu Qie, Dongfang Wang, Zhuling Sun, Shanfeng Yuan, Zhixiong Chen, Hongbo Zhang και Rubin Jiang από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, Yu Wang από το Ινστιτούτο Έρευνας της Ενέργειας της Κίνας, Yu Wang. και Wenjing Xu και Debin Su από τη Μετεωρολογική Υπηρεσία της Κίνας.

Αναφορές:

1. Abarca, S.F., Corbosiero, K.L., Galarneau, T.J., 2010. Μια αξιολόγηση του Παγκόσμιου Δικτύου Τοποθεσίας Κεραυνών (WWLLN) που χρησιμοποιεί το Εθνικό Δίκτυο Ανίχνευσης Κεραυνών (NLDN) ως αλήθεια εδάφους. J. Geophys. Res. Atmos. 115 (D18), 1–11. https://onlinelibrary.wiley.com/action/cookieAbsent.
2. Abreu, D., Chandan, D., Holzworth, R.H., Strong, K., 2010. Μια αξιολόγηση απόδοσης του World Wide Lightning Location Network (WWLLN) μέσω σύγκρισης με το Canadian Lightning Detection Network (CLDN). Atmos. Meas. Τεχν. 3, 1143–1153. https://www.atmos-meas-tech.net/3/1143/2010/.
3.  Idone, V.P., Davis, D.A., Moore, P.K., Wang, Y., Henderson, R.W., Ries, M., Jamason, P.F., 1998a. Αξιολόγηση απόδοσης του Εθνικού Δικτύου Ανίχνευσης Κεραυνών των ΗΠΑ στην ανατολική Νέα Υόρκη 1. Αποτελεσματικότητα ανίχνευσης. J. Geophys. Res. Atmos. 103 (D8), 9045–9055. https://onlinelibrary.wiley.com/action/cookieAbsent.
4. Idone, V.P., Davis, D.A., Moore, P.K., Wang, Y., Henderson, R.W., Ries, Μ., Jamason, P.F., 1998b. Αξιολόγηση απόδοσης του Εθνικού Δικτύου Ανίχνευσης Κεραυνών των ΗΠΑ στην ανατολική Νέα Υόρκη 2. Ακρίβεια τοποθεσίας. J. Geophys. Res. Atmos. 103 (D8), 9057–9069. https://onlinelibrary.wiley.com/action/cookieAbsent.
5. Srivastava, A., Mishra, M., Kumar, M., 2015. Σύστημα συναγερμού κεραυνών με χρήση στοχαστικής μοντελοποίησης. Φυσικοί κίνδυνοι, 75(1), 1-11.
6. Srivastava, A., et al. 2017:Αξιολόγηση απόδοσης του Beijing Lightning Network (BLNET) και σύγκριση με άλλα δίκτυα εντοπισμού κεραυνών σε όλο το Πεκίνο. Atmospheric Research, 197, 76-83.
7. Qie, X., Zhang, Y., Yuan, T., Zhang, Q., Zhang, T., Zhu, B., Lu, W., Ma, M., Yang, J., Zhou, Y., Feng, G., 2015. Μια ανασκόπηση της έρευνας στον ατμοσφαιρικό ηλεκτρισμό στην Κίνα. Adv. Atmos. Sci. 32 (2), 169–191. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00376-014-0003-z.
8. Wang, Y., X.Qie, D. Wang, , Liu, M., Su, D., Wang, Z., Liu, D., Wu, Z., Sun, Z., Tian, ​​Y ., 2016. Beijing Lightning Network (BLNET) και η παρατήρηση στις προκαταρκτικές διαδικασίες κατανομής. Atmos. Res. 171, 121–132.