【摘要】：雙極性窄脈沖事件(Narrow Bipolar Events,NBEs),爆發(fā)式窄脈沖序列(Regular Pulse Bursts,RPBs)等均是大氣中特殊的閃電放電過程,近年來國內(nèi)外發(fā)展的高精度探測技術(shù),極大地促進了對特殊閃電過程放電過程的認識。本文在前人研究基礎(chǔ)上,在更高精度的波形資料基礎(chǔ)上,利用更具代表性的參數(shù)進行了NBEs自動識別,提高了NBEs自動識別的可靠性。并對NBEs、RPBs的波形特征進行了分析和初步討論,增強了對特殊波形的特征認識。利用雙放電雷暴單體(Electrically Active Cells,EACs)數(shù)學物理模型模擬了基本雙單體雷暴電場環(huán)境,在此基礎(chǔ)上探討了已有電離通道引發(fā)后續(xù)放電、不同放電雷暴單體之間放電的互相影響,加深了對伴生閃電的了解。主要研究結(jié)果如下:首先從NBEs自動識別原理、特征參數(shù)統(tǒng)計及對比分析等方面,對NBEs的波形特征進行了詳細的分析和介紹。本文設(shè)計的NBE識別方案,采用高頻幅度比等9個參數(shù)作為NBEs的識別判據(jù),共篩選出了67例雙極性窄脈沖,有11例NBEs事件因發(fā)生位置距測站較遠未能有效識別,識別率87.01%,誤識別率1.49%。在此基礎(chǔ)上,對識別出的NBE進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),NBEs波形上升沿為1.75μs,下降沿為2.80μs,半峰寬度為2.35μs,全峰寬度為4.55μs,持續(xù)時間為8.89μs。NBE發(fā)生時,前1ms時間內(nèi)無其他放電過程,說明NBEs的前向孤立性良好。并與前人研究的結(jié)果有較好的一致性。通過處理15min內(nèi)的閃電放電波形發(fā)現(xiàn),83%的閃電放電過程會伴隨一種爆發(fā)式窄脈沖(Regular Pulse Bursts,RPBs)的特殊波形。此期間內(nèi)的430個RPBs統(tǒng)計結(jié)果表明:在這些RPBs中,典型的脈沖寬度約為1.0μs,相鄰脈沖之間的典型間隔值為5.0μs以及典型的持續(xù)時間為幾百微秒。在RPBs前后總是會存在一段不規(guī)則的脈沖簇。大多數(shù)RPBs往往發(fā)生在閃電放電的中后期。根據(jù)脈沖振幅、相鄰脈沖間隔和脈沖極性的變化,將其分為正常型RPBs、反向型RPBs、對稱型RPBs和反轉(zhuǎn)型RPBs四類。且四種類型的RPBs間的差異是由電荷區(qū)所含有的電荷量、距離和放電通道的形狀引起的。最后分析了閃電放電過程初始階段各項參數(shù),并與其他學者研究結(jié)果做對比�；诶妆┰苾�(nèi)閃電放電的基本理論,建立簡單的雙EACs數(shù)學物理模型,利用雙放電雷暴單體數(shù)學物理模型模擬了基本雙單體雷暴電場環(huán)境,在此基礎(chǔ)上探討了已有電離通道引發(fā)后續(xù)放電、不同放電雷暴單體之間放電的互相影響,以期為伴生閃電的機理研究提供理論支持。
【圖文】：

NBEs 發(fā)生時，，前 1ms 時間內(nèi)無其他放電過程，說明 NBEs 的前向孤立性良好。對 VHF 輻射波形和閃電快電場波形中的 NBEs 進行了自動識別方法實驗驗證。這通過與前人研究的結(jié)果相比有較好的一致性，說明本文 NBEs 自動識別方案的可靠性較強。2.1 閃電波形對比分析及參數(shù)設(shè)定2.1.1 閃電波形對比從閃電波形中提取了地閃回擊、雙極性窄脈沖、雙極性大脈沖序列以及爆發(fā)式窄脈沖序列 4 類波形進行比較。閃電的回擊（returnstroke）是云與大地之間最重要的放電過程，此時會出現(xiàn)強的電磁場突變，發(fā)出最強的光和最強的電流[47-48]。見圖 2.1，與 NBEs 相比，兩者快電場峰值幅度相當，而其對應(yīng)的VHF輻射峰值則比 NBEs 小一個量級，持續(xù)時間也遠大于 NBEs。

圖 2.9 NBEs 逐時分布圖比統(tǒng)計得到的其中 6 個 NBEs 放電參數(shù)與前人統(tǒng)計結(jié)果的比較見表沿、下降沿、半峰寬度、全峰寬度與過沖比 5 個參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果與表有較好的一致性。平均持續(xù)時間為 9.27μs，與 Le Vine 的 10-20μ0μs 有較大的差異，是因為本文中部分 NBEs 發(fā)生的位置與測站水平的探測距離和增益有限，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)具有一定誤差，因此對具有一定的影響。表 2.4 放電參數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果對比樣本數(shù)/個上升沿/μs下降沿/μs半峰寬度/μs全峰寬度/μs持續(xù)時間/μs過沖19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 24-1 1-2 2-3 3-4 22-23 23-24時間/h
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P427.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 劉莎莎;董萬勝;吳亭;劉恒毅;;西南地區(qū)雙極性窄脈沖事件與雷達回波的關(guān)系[J];高原氣象;2014年03期

2 吳亭;董萬勝;劉恒毅;;雙極性窄脈沖電場波形特征[J];高原氣象;2011年03期

3 任曉毓;張義軍;呂偉濤;陶善昌;德慶措姆;;雷擊建筑物的先導(dǎo)連接過程模擬[J];應(yīng)用氣象學報;2010年04期

4 張廣庶;王彥輝;郄秀書;張彤;趙玉祥;李亞s

本文編號：2697134