复杂地表雷电电磁场传播特征

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:livida
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
雷电活动所产生的电磁场,尤其是其中的辐射场,可沿地表传播数百公里。土壤电导率、地表起伏等因素会使得雷电电磁场在广域传播过程产生色散、反射,对闪电定位系统测量的波形造成影响,从而影响闪电定位系统反演出的雷电流峰值和上升沿时间等雷电参数。本文主要研究复杂地表情况对雷电回击产生电磁场的影响,基于MTLL回击模型,建立了雷电回击通道附近的二维柱坐标系时域有限差分模型,分析了不同土壤分层结构情况下的回击电磁场,并对多种近似算法进行了比较验证。本文研究取得的结果如下:(1)编写雷电回击电磁场时域有限差分计算程序,能够仿真模拟复杂地表情况下雷电回击电磁场。(2)土壤电导率水平分层情况,对于表层土壤电导率小于底层,频率在1Mhz及以上时,由于底层土壤的复折射指数大于表层土壤,电磁波产生干涉效应,某些频率较高的成分会有选择性的增大,从而导致近似算法衰减因子的幅值大于1,且电场出现高频振荡。(3)比较分析了Wait两种水平分层近似算法和Cooray水平分层近似算法,并采用了FDTD算法对其进行检验。在距闪电通道50m和1km范围内,对于土壤电导率的各种水平分层情况,两种Wait近似算法与FDTD模拟结果有很好一致性,计算精度较高,能够很好地计算地闪回击电磁场沿有损地面的传播。但对Cooray近似算法而言,其只能应用于表层土壤电导率大于底层的情况。(4)土壤电导率垂直分层情况,距闪电通道1km处,土壤介质均为50%的两种垂直分层土壤情况,采用FDTD算法模拟出两种不同的曲线。这两条曲线的幅值和上升沿斜率分别大于和小于单层有损介质土壤影响的结果。(5)详细分析了土壤垂直分层情况下地闪回击电磁场的Wait近似算法,并采用了FDTD算法对其进行检验。结果表明,在距回击通道1km处,Wait近似算法针对这两种垂直土壤分层情况只能得出一种修正结果,与实际情况有一定的差异。Wait近似算法只能大致模拟垂直分层土壤的垂直电场的幅值趋势。(6)粗糙海面对垂直电场峰值影响较小,但对电场变化率影响很大;海水表面处的地闪回击水平电场分量很小,可以忽略;粗糙海面引起地闪回击电磁场10MHz以上高频成分快速衰减,海浪对高频的衰减主要集中在距闪电通道约30km以内。
其他文献
针对2008和2009年间发生在西北太平洋上登陆中国的热带气旋(TC),对华东区域气象中心所利用的八种热带气旋强度预报方法进行比较系统的评估。引进skill score值来检验这八种方法对发生在两年间的所有热带气旋在各个预报时刻的总体预报水平,包括对实际台风已消亡但预报仍在继续以及台风还未消亡但已预报台风消亡的预报情况,同时计算八种强度预报方法的预报误差大于15m s-1和小于6m s-1时的误差
本文应用2008年天津市14个自动气象站的逐小时资料、北京探空资料和地面常规气象观测资料,对渤海西部天津地区海陆风识别方法和时空分布特征进行了研究。首先通过对国内外研究中采用的海陆风识别方法进行综述,了解到应用常规资料识别海陆风日主要应考虑以下三点因素:(1)利于海陆风环流形成的大尺度环流背景形势和气压场形势;(2)海陆之间要存在一定的温差;(3)近地面风向、风速的改变。基于以上三点结论,从海风形
利用NCAR CCSM3.0 IPCC AR4陆面模式(CLM3.0)20世纪气候模拟(20C3M)和21世纪中等排放SRESA1B情景下的气候模拟结果,从空间分布、时间变化以及区域差别等方面进行对比分析,讨论了全球变暖背景下21世纪北半球大气、陆面的水分、热量和积雪等过程的变化特征。主要结论如下:21世纪北半球气温将继续呈上升趋势。在气候变暖的背景下,21世纪北半球大气降水、空气湿度和地面净辐射
本文利用1959-2008年中国气象台站的积雪资料、黄河流域夏季降水资料、NECP/NCAR逐月的再分析资料以及NOAA海表温度资料,使用了EOF分析、MTM-SVD分析等方法,首先分析了我国积雪的分布变化特征、黄河流域夏季降水的时空分布特征,然后揭示了青藏高原冬季积雪影响黄河流域夏季降水的典型循环关系,并通过大气环流初步探讨了其影响机理。结果表明:1)中国积雪日数和最大积雪深度分布不均匀,受下垫
本文利用保康降水资料、MICAPS常规资料、TWRO1天气雷达资料及十堰多普勒雷达观测资料,对湖北省保康县的夏季对流云宏观特征和雹云指标进行了探讨研究,通过统计分析方法总结保康降雹的时空分布和降雹的天气形势特征;分析得出保康降水对流云的回波顶高、回波强度等参数特征,及对流云回波平均顶高与强度随时间变化,降水对流云回波顶高与0℃层高度的相互关系,同时从初期回波出现的高度和45dBz的回波顶高两方面得
本文利用长江中下游地区1961-2008年逐日最高气温站点资料和NCEP逐日风场、高度场和温度场的再分析资料,统计分析了长江中下游地区盛夏高温和持续性高温的气候特征,研究了低频振荡与持续性高温事件之间的关系,并对2009年高温和持续性高温事件进行了预报。主要得出了以下结论:(1)1961-2008年长江中下游地区日最高温度有显著的下降趋势,主要振荡周期为5-6年;利用EOF和旋转EOF的方法分析了
利用NCAR/NCEP风场、位势高度场、比湿场资料,NOAA的逐月SST资料,国家气候中心160个台站的降水资料等,通过质量流函数叠加方案、相关分析、水汽输送分析等方法,分析了亚洲局地经圈环流的结构和变化特征,以及分别对长江流域降水和水汽输送异常特征的同期和滞后影响,并分析了局地经圈环流的联系及影响的可能机制,研究结果表明:(1)和MMC类似,亚洲的局地经圈环流也有明显的年变化,但是环流形态有独特
选择和发展高端武器装备是各国的战略问题,高端武器装备所形成的实际作战能力与武器的生产、部署和使用密切相关,是决定战争胜负的关键因素。新型复杂武器装备研发需在短周期内灵活地参与各项性能指标论证。以需求和知识为驱动的先进工程技术是在当今全球对抗中保持竞争力的关键概念。通过构建以需求驱动的指标论证模型和装备知识库能够高效的进行知识的检索、重用和集成,实现复杂武器装备性能指标论证。针对在复杂武器装备研发过
云是影响气候变化和辐射收支平衡的重要因子,而光学特性则是决定其辐射特性的重要因素。目前,针对中国、尤其是气溶胶污染较高的长三角地区云光学特性的研究相对匮乏,同时卫星观测资料有待利用地基数据进行验证,因此,利用地基遥感数据研究该地区云的光学特性具有重要意义。本文基于南京信息工程大学太湖移动观测站一年地基遥感资料(包含多滤波遮光辐射计(MFRSR)、微脉冲激光雷达(MPL)、全天空成像仪(TSI)、微
当今社会经济发展迅速,高新技术日新月异,易受雷击范围更广,雷电灾害风险日趋上升,一旦发生雷灾,就会给人类、社会和环境造成重大损失,尤其是一些高科技产品非常敏感,很容易遭雷击损坏。众多的雷灾案例,使人们的雷击风险意识也随之上升,逐步开展了雷电灾害风险研究,以更好地防御雷击。预先做好雷电灾害风险评估可有效减少损失。目前国内外专家学者研究制定了相关雷击风险评估标准,但主要是针对单个具体建筑物,对大型港区