目前大多數(shù)針對中高層的電場計算均假定大氣為自由空間,沒有考慮中高層大氣的非線性效應,這給反演觸發(fā)中高層放電現(xiàn)象所需電流峰值帶來了很大的不確定性。本文基于麥克斯韋方程組,通過綜合考慮電子熱效應和電離、吸附效應的非線性變化,利用二維時域有限差分算法（2D FDTD）,建立了對流層-中高層大氣電動力耦合模型,分析了中高層大氣電參數(shù)的非線性效應對地閃回擊電磁場傳播的影響,推廣了半解析模型的適用范圍及對elves現(xiàn)象的光輻射進行了模擬。主要研究成果如下： （1）首先分析了電參數(shù)的非線性效應對地閃回擊電磁場的影響范圍及程度。結(jié)果表明,對微秒（μs）量級的地閃回擊輻射場而言,在60km以下,由于弛豫時間為毫秒（ms）量級,不需要考慮電參數(shù)的非線性效應。而在60km以上的空間,由于弛豫時間快速減小至小于微秒量級,必須考慮電參數(shù)非線性效應帶來的影響。如果考慮中高層大氣電參數(shù)非線性效應,離地面90km高度處地閃回擊輻射場峰值明顯減小,其中,垂直電場受影響最顯著,場峰值最大可減小3倍左右,而水平電場受影響相對較小。電磁場脈沖持續(xù)時間越長,受微秒量級中高層大氣電介質(zhì)弛豫時間的影響越大。 （2）另外... 

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題的意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 Elves現(xiàn)象的電電動力耦合模型的研究進展
        1.2.2 中高層電場解析算法的研究進展
    1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 對流層與中高層電動力耦合模型的建立
    2.1 對流層與中高層電動力耦合模型
        2.1.1 模擬Elves的電動力耦合模型
        2.1.2 Elves的電動力耦合模型中參數(shù)的選取
        2.1.3 Elves電動力耦合模型的精度驗證
        2.1.4 電動力耦合模型的初步模擬結(jié)果
    2.2 中高層電場的解析算法
        2.2.1 解析算法的介紹
        2.2.2 解析算法的計算結(jié)果
    2.3 本章小結(jié)
第三章 中高層大氣電參數(shù)的非線性效應對地閃回擊電場的影響
    3.1 地閃回擊水平電場的時空演變特征
    3.2 地閃回擊垂直電場的時空演變特征
    3.3 地閃放電參數(shù)對中高層大氣地閃回擊輻射場的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 中高層大氣電參數(shù)的非線性效應對地閃回擊電場分量的影響
    4.1 考慮大氣電參數(shù)非線性效應的半解析模型
        4.1.1 半解析模型的建立
        4.1.2 半解析模型的精度的檢驗
    4.2 大氣電參數(shù)的非線性效應對中高層電場分量的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 Elves現(xiàn)象的光輻射模擬
    5.1 回擊電場引起的大氣擊穿
    5.2 光輻射的模擬
        5.2.1 光輻射計算模型的介紹
        5.2.2 光輻射的模擬結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 存在的不足與展望
    6.3 本文創(chuàng)新點
參考文獻
作者簡介
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]閃電引起的天電和紅閃現(xiàn)象的模擬研究[J]. 吳明亮,徐寄遙,馬瑞平.  物理學報. 2006(10)
[2]時變的準三維“紅閃”電場模式研究[J]. 吳明亮,徐寄遙.  地球物理學報. 2005(03)



本文編號：3710589