云闪和K过程的电场慢变化、VLF/LF辐射和VHF爆发的多通道同步观测

摘要

本研究利用本课题组自行研制的闪电大容量多通道信号采集系统采集到的上海滨海地区2004年8月22日的观测资料，分析云闪放电过程的放电特征，揭示云闪放电的地面电场慢变化特征，澄清云闪放电过程的微秒时间尺度脉冲活动特征，云闪放电过程的VHF辐射特征，以及探讨地闪和云闪后期发生的K过程特征。得到的主要结论如下：
　　 对于云闪特征：提出利用电场慢变化将云闪分为两阶段的方法，在电场慢变化达到极值之前为云闪初期，之后为云闪后期。该方法比其他学者根据多数大脉冲发生位置来分段得到我们更多的观测数据的支持。
　　 本文分析的20例完整云闪都具有上正下负的电荷结构配置，随着观测距离的不同，观测到的电场慢变化会出现不同的波形。云闪过程持续时间平均为429ms，云闪初期持续时间平均为165ms。
　　 云闪中VLF/LF脉冲时间间隔几何平均值为69.7μs。根据脉冲幅度将VLF/LF脉冲分为大、中、小和甚小脉冲，其中超过80％的脉冲都是幅度很小的甚小脉冲。大、中、小脉冲的时间参数分别为：上升时间为3.9μs、3.6μs、3.2μs，过零时间为6.8μs、6.4μs、5.7μs，半宽为3.4μs、3.2μs、3.1μs，持续时间为20.1μs、19μs、17.1μs。云闪中相邻VHF脉冲时间间隔的几何平均值为24.2μs，VHF脉冲的时间参数分别为：上升时间1.5μs，半宽2.Oμs，持续时间3.2μs。其中Q噪声类型的VHF脉冲持续时间为23.6μs，时间间隔为551.6μs。多种观测方式的分析结果表明，超过82%的VLF/LF脉冲活动伴随有可辨别的VHF辐射脉冲发生
　　 对于K过程：在云闪和地闪放电过程中，电场K变化的时间间隔几何平均值分别是8.0ms和7.1ms，K过程持续时间的几何平均值分别为0.67ms和0.66ms。可见不同类型放电过程中K过程在时间参数上区别不大。
　　 通过对K过程中VLF/LF脉冲活动的分析，发现超过98%的云闪和地闪中的K过程都伴随有微秒时间尺度脉冲活动的发生，我们认为微秒时间尺度脉冲活动是K过程的一个必要特征。其中云闪和地闪中伴随有大脉冲活动发生的K过程比例分别32%和21%。对K过程伴随的VHF辐射脉冲分析发现超过81%的K过程伴随的VHF辐射都是Q噪声类型的脉冲。
　　 对K过程相联系的规则脉冲串进行分析后，发现其内部脉冲时间间隔的几何平均值约为6.9μs，该结果与地闪中的直窜先导相似。同时也发现规则脉冲串和直窜先导的脉冲源方位角变化也相似。认为K流光与直窜先导的流光类似，以梯级形式向前发展，有些K流光在云内发展，有些K流光向下发展却不到达地面。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外相关研究进展

1．2．1 云闪观测的研究进展

1．2．2 云闪通道发展的研究进展

1．2．3 云闪辐射脉冲分析的研究进展

1．2．4 K过程的研究进展

1．3 论文研究内容

1．4 论文框架

第二章 观测系统与观测资料

2．1 观测系统的介绍

2．2 观测资料介绍

2．3 资料的处理

2．3．1 资料的优化

2．3．2 脉冲的甄别

第三章 云闪观测结果分析

3．1 云闪多种观测方式观测资料的概述

3．2 电场慢变化的分析

3．3 VLF／LF脉冲的分析

3．3．1 云闪VLF／LF波形特征

3．3．2 VLF／LF脉冲时间参数

3．4 甚高频(VHF)脉冲的分析

3．5 多种观测方式观测资料的综合分析

3．5．1 不同观测方式观测资料的时间相关性

3．5．2 云闪分为两个阶段的方法及结果初探

3．6 云闪多样性示例

3．7 本章小结:

第四章 K过程的分析

4．1 K过程电场变化、VLF／LF辐射以及VHF辐射概况

4．2 电场K变化

4．2．1 K变化的时间间隔

4．2．2 k过程的持续时间

4．3 微秒时间尺度脉冲活动

4．4 VHF辐射脉冲

4．5 规则脉冲串

4．6 讨论

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要工作和结论

5．2 存在的问题和展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果