地闪通道底部回击速度的频变特性分析

摘要

回击通道的光学观测对于研究回击发展过程和物理机制、完善工程回击模型都具有重要的意义。采用雷电发展过程高速光学观测系统(LiPOS)测量了人工引雷中距离通道底部21 m至309 m的一组通道发光波形,基于系统辨识的输出误差(OE)模型建立了回击向上传播过程光辐射脉冲间的传递函数,获得了1 kHz~1 MHz频段内群速度和相速度曲线。时域分析表明,通道辐射光脉冲波形前沿上升时间由靠近底部的1.1μs变化为309 m高度处的1.84μs,色散特性是其变化的重要原因。频域分析表明,OE模型能够有效抑制测量噪声的影响、获得清晰的分析曲线,100 kHz以下低频段内群速度呈显著的非单调变化,500 kHz以上区域群速度稳定在58%光速左右。将分析结果与相关文献的研究进行了对比和讨论。研究结果对于定量评价回击电流传播色散特性具有重要参考价值。