我与雷电打了四年交道

-- 有关雷电的话题 (2)

　　1978年，“四人帮”粉碎后不久，没有什么技术研发的事可做，日子过得比较清闲。那时为县计量所筹建了电学计量室。乐清成为全国的电器城那是几年后的事，当时的产品只有电流互感器。一星期的检测量，一天就可干完。

　　乐清依山靠海，春夏多雷暴。气象站的朋友因雷暴观测记录太辛苦、又危险，邀我一起研发一种雷暴自动记录仪，记录二、三十公里范围内的雷暴的方位和距离。因少年时对富兰克林风筝引雷的故事印象很深，于是欣然接受。原以为，雷电这么强大的电信号，记录起来应该不是难事，一、二年大概就可以完成。可是结果从78年－82年足足耗了我四年。

　　首先是观察记录数据。雷电可不是你想打就打，是真正听天由命的事。为了积累数据，不丢失每一个个例，半夜起来往荒岗野外跑是常有的事（气象观测场多在野外）。

　　计算分析表明，二、三十公里范围内闪电脉冲放电产生的电磁场属近场，这就带来了波形的复杂性。建立模型，进行计算，不是今天这么简单的事。开始还没有微机，国内只有原始的小型机（还不如今天的微机），用BCY语言（ALGOL60类）编程，执行代码打在穿孔纸带上。要修改个别代码，要直接在穿孔纸带上修改：趴在地上，两眼盯住一排排孔，找到要修改的地方，剪断，接上空白纸带，用手工穿孔器人工打孔打出0101一个个代码。这也是我们这一代人使用计算机所独有的体验。

　　观测发现，不但锋面雷暴和局地雷暴在特征上有些区别，而且也颇受地形影响。所以几年中，我们随时间转移变换地方追踪雷暴：除乐清沿海外，在杭嘉湖平原中的笕桥机场、地形起伏的桂林、以及山顶上的庐山等气象站设点收集记录各处数据。

　　经技术分析，云中闪电和落地雷，在各种地形、各种气象条件下，其电磁场强度相差很大，单凭电磁场强度无法调判断雷电发生的距离（现在用MCU，恐怕也还有些难度）。所以我们自然回归到模拟人的原始的观测方法：看闪电，听雷声，判距离。二、三十公里外的雷声，人耳已经听不到了。次声可行吗？1978年雷电季节过后的秋天，我们找到了中科院声学所的11室（次声室）。正是柳暗花明又一村。他们当时正在研究台风次声，而国内没有人记录研究过雷暴次声，11室免费给我们提供了从探头到记录仪的一套次声观测记录设备，足以布置一个直径约2公里的次声接收阵。我们可以接收雷暴次声，也帮他们记录台风次声，一举两得。更重要的是，声学所是国内最早批量引进微机的单位，1978年就引入大批TRS-80。1978年年底，我们就可以到他们那里用TRS-80处理数据，有幸成了国内较早使用微机的一批人；第二年我们还专门配了一台当时还很稀罕的微机，从此告别了穿孔纸带。那时，IBM PC还未问世。关于TRS-80，另找话题再聊。

　　四年的努力，总算完成了雷暴自动记录仪的研制：根据闪电的电磁波，按8个卦限（八分圆）判别方位；根据闪电和次声到达的时间差，判断距离，在[ 1 ]中都写到了。如果当时有单片机，问题就好解决得多了。所以在1982年，雷暴记录仪样机实地验证阶段，我开始把注意力转到了四位机和Z80单板机。

　　四年与雷暴打交道的另外是收获，就是记录了雷暴的次声并做了初步的分析[ 2 ]。其中还有个意外的收获。1980年5月上旬，声学所通知我们，24小时开机，记录次声信号；未接通知不要关机。几天后，报道了我国向太平洋发射火箭的消息，所以其目的是要测火箭重入大气层所引发的次声。报道后，没有通知关机，所以我们继续记录。5月19日，我们的点距为1-1.5KM的三点次声接收阵接收到来自东北方向的前所未有的特强的次声信号。据后来计算分析，我们意外接收到了来自美国圣海伦斯火山1980年5月18日大爆发产生的越洋次声信号。对此，当时的11室副主任刘文意发表过声学所的内部报告。2003年到西雅图的时候，上过雷尼尔火山，圣海伦斯火山离它已经不远了。可是，去看看圣海伦斯火山的火山口的愿望，至今未实现。

　　这是35年前的事，此后再也没有和雷暴及次声打交道。但是，由此而接触的微机及单片机，我却与它们打了30多年的交道。

[ 1 ] 雷暴自动记录仪，《气象科技》 1983年05期，http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ198305012.htm

[ 2 ] 雷暴次声探测记录的初步分析，《气象》 1981年07期，http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX198107002.htm

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fy_zhu

2013-06-05 BOS_MA