| 题名 | 基于快天线电场变化仪的闪电辐射脉冲三维定位研究 |
| 作者 | 王东方 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 郄秀书 |
| 关键词 | 快天线 闪电辐射脉冲 三维定位 |
| 其他题名 | An Analysis on the Three-dimensional Loacation Results of Radio Pulses of Lightning Discharges Based on the Fast Electric Field Change |
| 学位专业 | 大气物理学与大气环境 |
| 中文摘要 | 本文利用2004年夏季在甘肃中川的多站观测试验获得的闪电快、慢天线电场变化资料，详细分析了雷暴电活动特征以及闪电辐射脉冲特征。在此基础上，发展了一种基于到达时间差法的快电场变化脉冲定位方法，并对5次云闪初始阶段的辐射脉冲进行了三维定位研究。同时，结合雷达资料以及模拟定位误差试验对定位结果、定位误差进行了深入分析。主要结论如下： (1) 相对地闪而言，云闪放电过程在快天线闪电电场变化仪探测频段内的脉冲比较丰富。通过比较云闪放电过程三个阶段的总脉冲数和最大脉冲频数发现，各阶段的脉冲分布差异明显，其中主要脉冲集中在闪电放电的活跃阶段，约占总脉冲数68％，初始阶段和结束阶段闪电的脉冲相对较少，分别占总脉冲数的17％、15％。从平均脉冲频数上看，初始阶段的平均脉冲频数相对较大，活跃阶段次之，结束阶段相对较小。三个阶段的平均脉冲频数均值分别为10.58 pulse/ms、2.67 pulse/ms、1.0 pulse/ms。 (2) 地闪的快电场变化脉冲相对较少，但是第一次继后回击之前的放电过程脉冲比较丰富。通过比较地闪预击穿过程以及首次回击和第一次继后回击之间的脉冲数和最大脉冲频数发现，首次回击和第一次继后回击之间的脉冲数多于预击穿过程，两个阶段的脉冲总数分别占总脉冲数的35％、19％。从平均脉冲频数上看，首次回击和第一次继后回击之间的平均脉冲频数也相对较大，两个阶段的平均脉冲频数均值分别为1.71 pulse/ms、0.78 pulse/ms。 (3) 与甚高频系统的辐射脉冲相比，快电场的辐射脉冲相对较少。但是通过对比分析发现，无论是甚高频系统，还是快电场系统，云闪的活跃阶段脉冲最丰富，初始阶段和结束阶段的脉冲相对较少。对于地闪来说，甚高频系统的辐射脉冲主要集中在回击过程，回击以后脉冲比较少；不同的是，对于快电场系统来说，首次回击和第一次继后回击之间的过程观测到比较多的脉冲。 (4) 基于到达测站的时间差法，对5次云闪初始阶段的快电场变化脉冲进行了三维定位研究，定位结果不仅说明了该方法的可行性，而且也揭示了闪电放电区域与雷暴不同发展阶段的关系。在雷暴发展比较旺盛阶段，闪电的放电区域较高，对应的离地高度为3.3-6.4 km（此时对应的雷达回波顶高约9 km, 35 dBz回波顶高7 km）；在雷暴趋于减弱阶段，闪电的放电高度降低，所分析的最后一个云闪对应的离地高度为1.1-3.0 km（此时对应的雷达回波顶高6 km，35 dBz回波顶高3 km）。 (5) 与雷达回波的对比分析发现，云闪初始阶段的辐射脉冲源位置与强回波区具有较好的空间一致性，辐射脉冲源位置分别与25-50 dBz的回波区域相对应。这不仅在一定程度上表明了定位结果的可靠性，而且说明利用快电场组网对闪电进行定位跟踪有可能反映雷暴强中心的发展变化过程，同时也表明了利用快电场组网观测在强对流的监测和预警中有一定的应用潜力。 (6) 定位误差的模拟试验表明：当雷暴距网络较近时，定位误差较小，雷暴距网络中心越远，误差越大。与 5 次云闪的实际定位误差对比表明，模拟试验的定位结果在很大程度上能够有效的反映实际定位误差。这说明了该定位系统对位于探测网络上空或附近发生的云内放电过程可以进行较精确的三维定位。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 55 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21789]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王东方. 基于快天线电场变化仪的闪电辐射脉冲三维定位研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2008. |
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