【摘要】：在全球的自然災(zāi)害中,雷電引起的災(zāi)害是世界上十大自然災(zāi)害之一,對(duì)人類生命以及財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅和損失。因此,融合應(yīng)用多種探測(cè)資料,研究閃電活動(dòng)與雷達(dá)參量間的關(guān)系,對(duì)認(rèn)識(shí)和促進(jìn)雷電強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的精細(xì)化分析和預(yù)報(bào)具有重要意義。本文首先針對(duì)閃電定位系統(tǒng)存在誤差,影響定位精確度的特點(diǎn),利用衛(wèi)星遙感的深圳地區(qū)的GIS數(shù)據(jù),通過(guò)模擬研究深圳地區(qū)不同下墊面復(fù)雜地形地貌對(duì)時(shí)差法(TOA)雷電定位精度的影響,從而改善在復(fù)雜地表下的閃電資料準(zhǔn)確度。然后利用LIS資料、WWLLN數(shù)據(jù)以及修訂后的深圳閃電定位資料對(duì)深圳地區(qū)的閃電密度分布分別進(jìn)行分析,對(duì)比三種資料的探測(cè)效率和差異性。最后利用經(jīng)過(guò)訂正的深圳市閃電定位資料、多普勒雷達(dá)資料以及常規(guī)天氣資料對(duì)一次強(qiáng)颮線過(guò)程的閃電頻數(shù)與天氣雷達(dá)回波關(guān)系進(jìn)行了分析和研究。主要研究結(jié)果如下：(1)通過(guò)模擬的手段,對(duì)深圳市閃電定位數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制。為了驗(yàn)證優(yōu)化模式的合理性,本文進(jìn)行了大量的模擬,模擬次數(shù)達(dá)到5000次。從模擬結(jié)果看出,本文的優(yōu)化方案是可行的、可靠的,優(yōu)化后的閃電定位精度明顯提高,可以用于對(duì)閃電定位數(shù)據(jù)的校正。同時(shí),本文提出的方法還可以用于閃電定位網(wǎng)測(cè)站的選址問(wèn)題。首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及客觀條件制定出可能的選址方案,然后在可選擇的方案中,通過(guò)本文中的模擬方法來(lái)評(píng)估采用各種布站方案時(shí)將會(huì)帶來(lái)的定位誤差,從而選出最優(yōu)的閃電定位系統(tǒng)布站方案。(2)使用LIS資料、WWLLN資料和訂正后的閃電定位資料對(duì)深圳地區(qū)的閃電密度分布進(jìn)行分析,對(duì)比不同閃電資料的優(yōu)缺點(diǎn)以及差異性,通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),修訂后的深圳市閃電定位系統(tǒng)資料探測(cè)效率更高,也更加符合深圳地區(qū)的實(shí)際情況。因此,閃電定位資料更適合于深圳地區(qū)雷暴天氣活動(dòng)的研究。通過(guò)對(duì)深圳閃電定位資料分析得到,深圳西北部地區(qū)的地閃密度值最高,年平均密度為6次/km2,東南部地區(qū)的地閃密度比西北部地閃密度高值區(qū)的一半還少,地閃密度從西北到東南、北部?jī)?nèi)陸到南部沿海呈現(xiàn)由高到低的分布。此外,對(duì)深圳市雷達(dá)回波特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到深圳雷達(dá)回波的一些特點(diǎn),便于今后對(duì)深圳地區(qū)的降水特征進(jìn)行分析研究。(3)利用深圳多普勒天氣雷達(dá)資料和訂正之后的閃電定位資料,對(duì)2012年4月27日發(fā)生的一次強(qiáng)颮線過(guò)程進(jìn)行了相關(guān)分析,得到如下一些結(jié)論：正、負(fù)地閃主要分布在30 dBZ的強(qiáng)回波區(qū),少量正地閃出現(xiàn)在颮線系統(tǒng)強(qiáng)回波區(qū)的邊緣以及弱回波區(qū)。但從整個(gè)過(guò)程來(lái)看,地閃分布與強(qiáng)雷達(dá)回波區(qū)表現(xiàn)出較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外,最大回波頂高度的變化趨勢(shì)也對(duì)應(yīng)地閃頻數(shù)的變化。整個(gè)颮線過(guò)程中,雷達(dá)回波強(qiáng)度在-10℃、-15℃和-20℃層高度上的每一次跳躍變化都對(duì)應(yīng)著地閃頻數(shù)的跳躍發(fā)展,其中,-20℃層高度上回波強(qiáng)度與地閃頻數(shù)的相關(guān)性最好。在-5℃、-10℃、-15℃和-20℃四個(gè)溫度層高度上,超過(guò)35 dBZ的反射率面積與地閃頻數(shù)相關(guān)性更好,其中相關(guān)系數(shù)最高的是-5℃層高度上超過(guò)40 dBZ的強(qiáng)回波面積。
【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】：2015
【分類號(hào)】：P427.32
【圖文】：

真實(shí)地形地貌為例，對(duì)該算法的精度進(jìn)行模擬分析。逡逑２．１時(shí)差法閱電定位誤差分析逡逑如圖２．１（ａ）所示，假設(shè)在光滑的平坦地面上有＾個(gè)０尸測(cè)站Ｓ、＆和Ｓ；，三逡逑個(gè)測(cè)站系統(tǒng)均時(shí)間同步。當(dāng)在０處發(fā)生一次閃電時(shí)，達(dá)到Ｈ個(gè)測(cè)站Ｓｉ、＆和Ｓ；逡逑的時(shí)間分別為ｆ，、＾２和＇３，則有：逡逑（１）逡逑＝0３－ｒ２）／ｃ邐（２）逡逑其中，／！、／？。和ｒ，分別為閃電距離；個(gè)巧腳之間的距離，他們分別是閃電發(fā)逡逑生位置的函數(shù)（測(cè)站坐標(biāo)）。因此，在二維平面內(nèi)，通過(guò)求解上述方程組便可得逡逑到閃電發(fā)生的二維坐標(biāo)位置，送樣就把定位問(wèn)題轉(zhuǎn)變成了準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)到達(dá)不逡逑同測(cè)站的時(shí)間問(wèn)題。逡逑然而，在實(shí)際工作中，閃電定位系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域往往有大山或者建筑物逡逑（群）的存化比如廣西、貴州和西北等大山縱橫的地區(qū)。對(duì)不同的ＤＦ測(cè)站，逡逑從不同方向、不同距離傳播過(guò)來(lái)的ＶＬＦ地波閃電信號(hào)

詞—＼逡逑／邋１邐Ｉ逡逑圖２．１時(shí)差到達(dá)法（Ｔ０Ａ）閃電定位原理圖逡逑（ａ）平坦地表；（ｂ）電磁波傳播路徑上地表起伏不平逡逑２．２模型建立及算法介紹逡逑真實(shí)的地表是起伏不平的，而閃電定位系統(tǒng)中進(jìn)行方程求解時(shí)都是假定地逡逑面是平坦的，所Ｗ直接利用各個(gè)測(cè)站收到信號(hào)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行Ｔ０Ａ?xí)r差定位會(huì)帶逡逑來(lái)較大的誤差。因此，在閃電定位時(shí)需要先將各個(gè)測(cè)站收到信號(hào)的時(shí)間減掉對(duì)逡逑應(yīng)的時(shí)間增量，然后利用修訂后的時(shí)間來(lái)進(jìn)行定位。在實(shí)際的閃電定位系統(tǒng)中，逡逑為了能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)閃電定位結(jié)果進(jìn)行修正并且不影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率，可事逡逑先計(jì)算出閃電發(fā)生在某個(gè)位置時(shí)，每個(gè)測(cè)站收到的信號(hào)對(duì)應(yīng)的巧正量，建立訂逡逑正因子庫(kù)，送樣，在實(shí)時(shí)定位中只需查詢?cè)搸?kù)就可得到該次閃電每個(gè)測(cè)站的修逡逑正量

（ａ）尸５ｋｍ邋（ｂ）邋ｒ＝５０ｋｍ逡逑此外，本文中使用的衛(wèi)星影像圖來(lái)源于ＥＳＲＩ邋（美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所公司）逡逑提供的Ｗｏｒｌｄ邋Ｉｍａｇｅｒｙ資料，該資料包括了世界各地的衛(wèi)星圖像，在很多地區(qū)該逡逑資料提供了１米精度甚至更好的衛(wèi)星或者航拍影像圖，其網(wǎng)址為逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2800662