收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

雷电热效应的地基微波辐射计遥感研究

姜苏麟  
【摘要】:雷电热效应是指在雷电放电过程中引起大气温度升高的现象,局部升温可达数万度。目前雷电放电路径的温度,尤其是放电路径的最高温度,主要是依赖可见光(含近红外)波段的光谱学方法观测,但是由于可见光持续时间短,此类方法难以代表雷电热效应的持续时间。热辐射在微波波段持续时间比可见光波段长,且比红外波段有更强的穿透力。因此本研究提出利用雷电产生的微波热辐射遥感观测雷电热效应。本文系统研究了利用地基微波辐射计探测雷电热效应的方案,并在广东野外雷电实验基地开展了人工触发闪电的微波辐射观测实验,围绕地基微波辐射计亮温观测数据的处理、观测方案的改进,雷电热效应特征参数的反演与验证等开展研究。为了探索微波辐射计应用于雷电热效应观测研究,结合辐射传输模式,理论仿真计算得到地基微波辐射计不同工作参数设置时的空间填充因子、透过率和亮温增量,结果表明:合适的低仰角与接近大气窗区的观测频率更有利于雷电热效应的微波遥感观测。根据雷电热效应的特征,2016年为地基微波辐射计野外试验提出了“引雷观测模式”的概念,并在2017-2019年的观测实验中不断得到完善。分析2017年辐射计在“引雷观测模式”下得到的数据,发现微波辐射计的观测效率和平均脉冲幅度随频率的变化呈“单峰型”分布,分别在30 GHz和28 GHz处达到峰值;辐射计在天线仰角设置为30°-75°情况下都有可能观测到雷电热效应。这有助于2018-2019年继续开展观测实验。对2017-2019年连续三年夏季辐射计在“引雷观测模式”下得到的数据进行系统分析,结果表明:亮温脉冲一般在触发时刻约0.2 s后产生;仰角为30°,且观测距离较近(本研究为99 m)时,辐射计的引雷观测数据能够较好的应用于揭示雷电热效应的特征。在成功触发的42次人工引雷中,辐射计观测到30次,3年的观测效率逐年提升,总计约71.4%。同一次闪电过程中,雷电流作用积分、电荷量与亮温脉冲幅度的变化趋势基本一致。结合工业相机拍摄的11次触发闪电视频和风向风速观测资料,发现高温气柱的移向移速与局地风的风向风速有良好的一致性,当高温气柱受局地风影响逐渐远离波束中心时,亮温脉冲的脉冲幅度、持续时间减小,进而使雷电热效应持续时间的估算结果偏小。30次触发闪电的雷电热效应持续时间在0.1-1.1 s之间,平均持续时间约0.5 s。闪电放电引起的温度增量反演结果基本在数千至4万K之间,平均约19589 K,在量级上与文献报道的光学法推算结果一致。通过匹配亮温数据与雷电流数据,论文给出了28次触发事件中最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在的指数关系,拟合系数可达0.68,但统计表明最大亮温脉冲幅度和总电荷量之间的正相关性不明显。雷电流与雷电热效应的持续时间变化较为一致,可以统计分析的25次触发事件表明相关系数可达0.73,说明在本文提出的引雷观测模式下工作的辐射计可以观测到雷电热效应并估算其持续时间。反演的热柱温度增量与总电流作用积分之间存在明显的线性关系,可用以分析的10次触发事件统计得到相关系数约0.72,与其他文献报道的放电路径温度与雷电流作用积分的相关性相符合。结合ADTD和粤港澳区域维萨拉闪电定位系统,根据38次可以对比的触发事件发现地基微波辐射计观测雷电热效应的优势,尤其是对于回击强度较弱但热效应较强的闪电,辐射计探测到的可能性更大。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王志越;李晨港;;基于电热效应的液体比热容测量[J];中国科技信息;2021年21期
2 杨秋华,杨宏秀;微波介电热效应在化学合成中的应用[J];化学工业与工程;1994年01期
3 任晶晶;张庆君;刘杰;赵瑾;;太阳直射及太阳翼对星载微波辐射计影响分析[J];电子设计工程;2019年05期
4 段华,夏恩兰,梁延杰;宫腔镜子宫内膜去除术中电热效应对组织的影响[J];中华妇产科杂志;1999年08期
5 王湘玉;;微波辐射计的应用及其研究进展[J];湖北农机化;2018年11期
6 王志诚;张东明;王聆勤;王明明;王晗;章焕;;杭州地区地基微波辐射计反演水汽特征的比对分析[J];浙江气象;2021年03期
7 徐延欣;;地基微波辐射计工作原理和产品初分析[J];甘肃科技纵横;2020年01期
8 李靖,李加洪;微波辐射计遥感火情实验[J];遥感技术与应用;1996年03期
9 ;星载扫描多通道微波辐射计[J];航天技术与民品;1997年06期
10 林溪波;航天微波辐射计[J];上海航天;1995年06期
11 卢军,张祖荫,林士杰,黄铁侠;星载微波辐射计的发展与展望[J];遥感技术与应用;1995年01期
12 樊旭;黄颖;冷文楠;张北斗;张文煜;王国印;;基于径向基神经网络的地基微波辐射计反演算法研究[J];气象与环境学报;2020年02期
13 宋学儒;崔新东;翟宇梅;闫继平;段志刚;;面向海表盐度和温度遥感的微波辐射计研究综述[J];航天器工程;2021年01期
14 许皓皓;张雪芬;黄思源;傅伟忠;;地基微波辐射计与无人机探空观测对比分析[J];科技通报;2020年01期
15 王兆徽;宋清涛;蒋兴伟;张毅;;星载微波辐射计的非线性反演算法[J];高技术通讯;2015年04期
16 刘红燕;王迎春;王京丽;李炬;曹晓彦;熊斌;;由地基微波辐射计测量得到的北京地区水汽特性的初步分析[J];大气科学;2009年02期
17 李靖,张升伟,孙茂华;W波段微波辐射计[J];遥感技术与应用;2000年02期
18 杜金林,刘宝章,赵柏林;测雨微波辐射计与雷达联合观测实验[J];气象学报;1984年04期
19 成俊杰;曹月;孙晓宁;杨寒旭;翟宏;;一种地基微波辐射计定标源设计与研制[J];宇航计测技术;2021年05期
20 张文刚;徐桂荣;廖可文;颜国跑;冯光柳;;地基微波辐射计探测精度的变化特征分析[J];暴雨灾害;2017年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 王振会;曹雪芬;黄建松;敖雪;潘旭光;朱雅毓;;利用微波辐射传输方程进行微波辐射计亮温观测质量控制的实验研究[A];暴雨新型探测资料应用技术研讨会论文集[C];2011年
2 黄磊;林明森;;星载微波辐射计反演海面参数算法研究[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
3 吴季;刘浩;班守正;吕洁;闫敬业;朱素云;;机载高分辨力微波辐射计[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
4 吕庆立;杨昭宁;牛宝华;陈文新;;海洋二号微波辐射计冷空天线对地旁瓣的抑制方法[A];2019年全国天线年会论文集(下册)[C];2019年
5 李鹏飞;李一楠;吴袁超;于涛;杨小娇;王佳坤;宋广南;吕容川;;综合孔径微波辐射计相位定标研究[A];2020年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2020年
6 赵仁宇;;机载八毫米成像微波辐射计研制及其应用[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
7 姜祝辉;游小宝;肖义国;;星载微波辐射计反演近海面气温进展[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S1第五届气象综合探测技术研讨会[C];2013年
8 张德海;姜景山;张晓辉;朱素云;周宁;郑世峰;张经文;林颖;任建华;;韩国科学卫星2号主载荷-双频微波辐射计[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
9 尹红刚;张德海;;星载微波辐射计空间分辨率增强算法研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文选集[C];2003年
10 刘红燕;李炬;曹晓彦;熊斌;;遥感大气结构的地基12通道微波辐射计的测量结果分析[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
11 王志诚;张雪芬;茆佳佳;;多型号地基微波辐射计温湿廓线产品比对分析[A];第34届中国气象学会年会 S8 观测推动城市气象发展——第六届城市气象论坛论文集[C];2017年
12 王振会;E.R.Westwater;;利用星载和地面微波辐射计及雷达联合反演大气温度分布[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
13 彭树生;徐之材;;微波辐射计的增益漂移对绝对测量精度的影响及其减小的方法[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
14 尹红刚;张德海;;星载微波辐射计空间分辨率增强算法研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
15 段崇棣;李浩;;用于海洋盐度和土壤湿度观测的星载微波辐射计[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
16 任雍;林立铮;吴昌叨;;42通道地基微波辐射计资料初析[A];第34届中国气象学会年会 S14 云降水物理与人工影响天气进展论文集[C];2017年
17 陈绍勇;郎量;余红梅;张刚;石磊;;双模微波辐射计的研究[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
18 张俊荣;;高空间分辨率微波辐射计[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第九次学术会议论文集[C];1996年
19 李芸;王振占;;星载微波辐射计辐射校正方法分析[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
20 秦薇;姚传亮;;一种医用微波辐射计的开路定标方法[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜苏麟;雷电热效应的地基微波辐射计遥感研究[D];南京信息工程大学;2021年
2 谢向男;YMn_(0.5)Cr_(0.5)O_3的多铁性与磁、电热效应研究[D];中国科学技术大学;2018年
3 姜涛;基于数字增益自动补偿型L波段微波辐射计电磁干扰抑制方法研究[D];中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所);2019年
4 王婧;基于微小卫星的小型化微波辐射计关键技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心);2019年
5 郎量;微波辐射计空间分辨率及稳定度的理论和实验研究[D];华中科技大学;2009年
6 赵瑾;固定波束指向星载微波辐射计定标方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2010年
7 李青;地基微波辐射计亮温观测数据的质量评价、订正与反演应用研究[D];南京信息工程大学;2021年
8 段永强;微波辐射计系统的信号传递模型及性能指标的仿真研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心);2020年
9 朱路;直接采样微波辐射计性能分析及关键技术研究[D];华中科技大学;2009年
10 李江漫;地基微波辐射计定标技术及大气被动遥感研究[D];西安电子科技大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 谷金鑫;PEZST反铁电薄膜储能性能及负电热效应[D];哈尔滨工业大学;2019年
2 陈浩云;铁电纳米结构的力电、电热性能研究[D];浙江工业大学;2019年
3 曹志佳;高强电场作用下金属材料电热效应的研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 张怡舒;地基多通道微波辐射计反演云天大气参量的研究[D];华中科技大学;2019年
5 严光远;微波辐射计数据采集控制系统设计[D];华中科技大学;2019年
6 樊旭;基于机器学习的半干旱地区地基微波辐射计反演算法研究[D];兰州大学;2019年
7 张智勇;微波辐射计前端及其宽中频超外差模型与应用[D];电子科技大学;2019年
8 马丽娜;地基微波辐射计数据的质量控制及基于云天样本的参数反演研究[D];南京信息工程大学;2018年
9 李泽宇;基于微波辐射计的大气温湿廓线反演算法及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
10 梁若尘;星载微波辐射计载荷大气探测仿真及分辨率增强研究[D];华中科技大学;2017年
11 王琴莉;大气参量反演误差分析及气象微波辐射计性能测试研究[D];华中科技大学;2017年
12 张俊杰;气象辐射计系统软件的设计与实现[D];华中科技大学;2016年
13 陈银;地基微波辐射计质量控制和反演算法研究[D];南京信息工程大学;2021年
14 牛海斌;基于微波辐射计的空中水汽含量反演方法研究[D];河南师范大学;2016年
15 王旭康;一种高稳定度微波辐射计体制研究[D];华北电力大学;2017年
16 舒婷婷;微波辐射计遥感晴空大气廓线方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
17 潘旭光;地基微波辐射计资料的质量控制方法及其应用研究[D];南京信息工程大学;2011年
18 敖雪;地基微波辐射计资料的质量控制与降水特征初步分析[D];南京信息工程大学;2012年
19 朱雅毓;地基微波辐射计数据的综合质量控制与效果分析[D];南京信息工程大学;2014年
20 江芳;机载对空微波辐射计测云液态水含的反演方法研究[D];南京气象学院;2003年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 徐英淑 陈佳佳;配套云海一号助力空间探测[N];中国航天报;2016年
2 本报记者 贾婧 实习生 李彦伟;微波辐射计:准确的预言家[N];科技日报;2005年
3 吴巍 陈晋龙;203所微波辐射计助力“风云”观云测天[N];中国航天报;2013年
4 刘晓平 宫卫平;机载微波辐射计投入人影业务[N];中国气象报;2003年
5 记者 胡秋菊通讯员 魏桃林 实习生 王兰;全省首台大气探测微波辐射计落户我市[N];常德日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978