基于VLF/LF三维雷电探测数据的云-地闪电频谱差异性分析

利用南京地区VLF/LF(甚低频/低频)三维雷电实时探测网探测到的2018年7月26日14时的一次正地闪和2018年8月3日14时的一次负地闪数据,对闪电不同放电阶段的频谱特征进行了详细的对比分析.初步结论如下:1)从两次闪电的三维通道结果可以看出,这两次闪电都具有3次回击,同时从脉冲辐射源位置看出,所有的地闪回击放电过程基本是沿着相同通道闪击到地面;2)正地闪和负地闪的云内放电过程的频谱是相似的,主要集中在40 kHz以上;3)正地闪和负地闪继后回击之前的箭式先导频谱集中在100 kHz以上,不同极性的箭式先导频谱几乎没有区别,但其比云内放电过程辐射频段要高很多;4)正地闪和负地闪的回击过程频谱相似,主要集中在20 kHz以下,并且继后回击的高频分量比首次回击少.     

基于不同频段的地闪回击脉冲波形的定位结果差异性分析

笔者选取了2018年8月3日发生在南京地区的一次正地闪放电过程,利用6站同步的VLF/LF(甚低频/低频)三维闪电探测数据,重点分析了不同频段的地闪回击脉冲波形的定位结果差异性.首先,针对这次地闪回击的原始时域波形,利用巴特沃斯滤波器进行了回击频域信号的任意提取,分别为10 kHz～50 kHz、10 kHz～100 kHz、10 kHz～200 kHz、10 kHz～300 kHz、10 kHz～400 kHz、10 kHz～500 kHz,从而得到不同频段的回击时域波形.然后,基于上述不同频段的地闪回击时域波形,分别利用互相关、逐峰法、10％峰值法和50％峰值法这4种最常用的TOA(time of arri-val)时差定位方法,对比分析这4种不同时间差获取的定位结果的差异性.结果表明:如果以探测站获取的原始波形数据得到的位置作为参考,则利用互相关法和10％峰值法在上述不同频段内的定位结果距离参考位置基本比较接近,互相关法定位结果更优;50％峰值法和逐峰法的定位效果总体上比互相关法和10％峰值法要差一些.     

连绵起伏山体对雷电电磁信号的影响研究

连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性.本研究基于二维时域有限差分(two-dimen-sional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击电磁场在连绵山体地形的传播特征进行数值模拟,结果表明:1)连绵起伏山体的屏蔽作用和传播衰减对雷电信号强度的影响不可忽略.观测点附高山的静电屏蔽会引起垂直电场的显著削减.山体高度每增加500 m,山体传播衰减导致雷电信号的幅值平均下降约10％,不同观测点位置的衰减程度存在一定差异.2)连绵起伏的山体同时还会引起回击电磁场波形传播时间的变化.通过不同方法计算得到的到达时间结果存在较大差异,其中10％峰值、20％峰值以及最大导数点切线方法得到的结果相对接近.3)在2种路径延长的等效方法中,包络等效与上述3种计算方法得到的到达时间有很好的一致性,地表等效在山体较高时会对到达时间产生过高的估计.