【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(guó)內(nèi)外發(fā)展的高精度探測(cè)技術(shù),極大地促進(jìn)了對(duì)特殊閃電過程放電過程的認(rèn)識(shí)。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(jìn)行了NBEs自動(dòng)識(shí)別,提高了NBEs自動(dòng)識(shí)別的可靠性。并對(duì)NBEs、RPBs的波形特征進(jìn)行了分析和初步討論,增強(qiáng)了對(duì)特殊波形的特征認(rèn)識(shí)。利用雙放電雷暴單體(Electrically Active Cells,EACs)數(shù)學(xué)物理模型模擬了基本雙單體雷暴電場(chǎng)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(duì)伴生閃電的了解。主要研究結(jié)果如下:首先從NBEs自動(dòng)識(shí)別原理、特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)及對(duì)比分析等方面,對(duì)NBEs的波形特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹。本文設(shè)計(jì)的NBE識(shí)別方案,采用高頻幅度比等9個(gè)參數(shù)作為NBEs的識(shí)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(cè)站較遠(yuǎn)未能有效識(shí)別,識(shí)別率87.01%,誤識(shí)別率1.49%。在此基礎(chǔ)上,對(duì)識(shí)別出的NBE進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shí)間為8.89μs。NBE發(fā)生時(shí),前1ms時(shí)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(huì)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(gè)RPBs統(tǒng)計(jì)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(shí)間為幾百微秒。在RPBs前后總是會(huì)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(duì)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(xiàng)參數(shù),并與其他學(xué)者研究結(jié)果做對(duì)比�；诶妆┰苾�(nèi)閃電放電的基本理論,建立簡(jiǎn)單的雙EACs數(shù)學(xué)物理模型,利用雙放電雷暴單體數(shù)學(xué)物理模型模擬了基本雙單體雷暴電場(chǎng)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(jī)理研究提供理論支持。
【圖文】：

NBEs 發(fā)生時(shí)，，前 1ms 時(shí)間內(nèi)無其他放電過程，說明 NBEs 的前向孤立性良好。對(duì) VHF 輻射波形和閃電快電場(chǎng)波形中的 NBEs 進(jìn)行了自動(dòng)識(shí)別方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(dòng)識(shí)別方案的可靠性較強(qiáng)。2.1 閃電波形對(duì)比分析及參數(shù)設(shè)定2.1.1 閃電波形對(duì)比從閃電波形中提取了地閃回?fù)�、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(jìn)行比較。閃電的回?fù)簦╮eturnstroke）是云與大地之間最重要的放電過程，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)的電磁場(chǎng)突變，發(fā)出最強(qiáng)的光和最強(qiáng)的電流[47-48]。見圖 2.1，與 NBEs 相比，兩者快電場(chǎng)峰值幅度相當(dāng)，而其對(duì)應(yīng)的VHF輻射峰值則比 NBEs 小一個(gè)量級(jí)，持續(xù)時(shí)間也遠(yuǎn)大于 NBEs。

圖 2.9 NBEs 逐時(shí)分布圖比統(tǒng)計(jì)得到的其中 6 個(gè) NBEs 放電參數(shù)與前人統(tǒng)計(jì)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(gè)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與表有較好的一致性。平均持續(xù)時(shí)間為 9.27μs，與 Le Vine 的 10-20μ0μs 有較大的差異，是因?yàn)楸疚闹胁糠?NBEs 發(fā)生的位置與測(cè)站水平的探測(cè)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(duì)具有一定的影響。表 2.4 放電參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比樣本數(shù)/個(gè)上升沿/μs下降沿/μs半峰寬度/μs全峰寬度/μs持續(xù)時(shí)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(shí)間/h
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P427.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2697134