闪电特殊波形分析及伴生闪电初步探讨

论文摘要

双极性窄脉冲事件(Narrow Bipolar Events,NBEs),爆发式窄脉冲序列(Regular Pulse Bursts,RPBs)等均是大气中特殊的闪电放电过程,近年来国内外发展的高精度探测技术,极大地促进了对特殊闪电过程放电过程的认识。本文在前人研究基础上,在更高精度的波形资料基础上,利用更具代表性的参数进行了NBEs自动识别,提高了NBEs自动识别的可靠性。并对NBEs、RPBs的波形特征进行了分析和初步讨论,增强了对特殊波形的特征认识。利用双放电雷暴单体(Electrically Active Cells,EACs)数学物理模型模拟了基本双单体雷暴电场环境,在此基础上探讨了已有电离通道引发后续放电、不同放电雷暴单体之间放电的互相影响,加深了对伴生闪电的了解。主要研究结果如下:首先从NBEs自动识别原理、特征参数统计及对比分析等方面,对NBEs的波形特征进行了详细的分析和介绍。本文设计的NBE识别方案,采用高频幅度比等9个参数作为NBEs的识别判据,共筛选出了67例双极性窄脉冲,有11例NBEs事件因发生位置距测站较远未能有效识别,识别率87.01%,误识别率1.49%。在此基础上,对识别出的NBE进行统计分析发现,NBEs波形上升沿为1.75μs,下降沿为2.80μs,半峰宽度为2.35μs,全峰宽度为4.55μs,持续时间为8.89μs。NBE发生时,前1ms时间内无其他放电过程,说明NBEs的前向孤立性良好。并与前人研究的结果有较好的一致性。通过处理15min内的闪电放电波形发现,83%的闪电放电过程会伴随一种爆发式窄脉冲(Regular Pulse Bursts,RPBs)的特殊波形。此期间内的430个RPBs统计结果表明:在这些RPBs中,典型的脉冲宽度约为1.0μs,相邻脉冲之间的典型间隔值为5.0μs以及典型的持续时间为几百微秒。在RPBs前后总是会存在一段不规则的脉冲簇。大多数RPBs往往发生在闪电放电的中后期。根据脉冲振幅、相邻脉冲间隔和脉冲极性的变化,将其分为正常型RPBs、反向型RPBs、对称型RPBs和反转型RPBs四类。且四种类型的RPBs间的差异是由电荷区所含有的电荷量、距离和放电通道的形状引起的。最后分析了闪电放电过程初始阶段各项参数,并与其他学者研究结果做对比。基于雷暴云内闪电放电的基本理论,建立简单的双EACs数学物理模型,利用双放电雷暴单体数学物理模型模拟了基本双单体雷暴电场环境,在此基础上探讨了已有电离通道引发后续放电、不同放电雷暴单体之间放电的互相影响,以期为伴生闪电的机理研究提供理论支持。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王拓

导师: 张其林,王彦辉

关键词: 双极性窄脉冲,自动识别,爆发式窄脉冲序列,预击穿过程,伴生闪电

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P427.3

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000315

总页数: 54

文件大小: 4247K

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