向上的闪电从地面开始,然后向上。这些排放通常始于高大细长结构的顶部,对风力涡轮机构成了真正的威胁。EPFL的一项研究分析了这一未知现象背后的机制。
闪电来自愤怒的天空吗?不总是正确的。在某些情况下,它也可以从地面启动。向上移动的放电很容易与向下移动的放电区分开来,因为闪电的反向分支指向云层而不是地面。向上的冲击是一个鲜为人知的现象,主要发生在高大细长的建筑物位于高地的地方。来自EPFL电磁兼容实验室(EMC)的一位研究人员对这个话题产生了兴趣,分析了它,并最终撰写了他的论文。他的研究结果发表在最近一期的《大气与日地物理学杂志》上。
EMC实验室的博士生亚历山大·斯莫尔冈斯基(Aleksandr Smorgonskii)说:“自20世纪30年代以来,人们就观察到了从地面到云层的雷击,但直到最近,随着风力涡轮机的使用越来越多,这才成为一个真正的问题。”
尽管能量巨大,但对于通信天线和摩天大楼来说,这些放电是无害的。这些装有避雷针的金属结构,将电流从地面传导到顶部,并在不造成任何损坏的情况下逃离。然而,风力涡轮机并非如此。
叶片破坏
“为了优化风力捕捉,风力涡轮机通常都建在山上,而且是建在山顶上。”“高结构和高海拔的结合恰好符合地对云闪电形成的条件。如果塔是金属做的,叶片就是弱点。它们不仅长而轻,因而易碎,而且是由不导电的复合材料制成的。因此,它们经常被极端的电荷损坏,如果没有被摧毁的话。”
Smorgonskii的想法是分析这种类型的雷击背后的机制,以便调整风力发电场的设计,以考虑这些风险。他分析了两个山顶无线电发射机在大约15年的时间里记录的数据,一个在奥地利的Gaisberg山上,另一个在瑞士中部的Säntis山上。后者位于海拔2500米以上,是欧洲最容易发生闪电的地方。
雷暴活动
该研究揭示的最有趣的数据之一是,在一年内,这些高层建筑记录的向上撞击比向下撞击多100次。似乎大多数地对云的撞击都是在不存在的情况下发生的雷暴活动.Smorgonskii使用欧几里得(Euclid)欧洲范围内的闪电探测系统,确定了一个向上的闪电是否在不到一秒钟之前在半径50公里范围内发生过向下的闪电。只有15%的病例是这样。这意味着超过80%的地面到云端的攻击是独立发起的。
“天气条件,尤其是温度及其在空气中的分布,似乎也是引发这些问题的重要因素雷击斯莫尔贡斯基说。要确定风险的确切性质,就需要仔细研究每个地点的具体地理和气候数据。
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