起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

发布时间：2021-04-10 19:36

　　为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。 

【文章来源】：海洋科学. 2020,44(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

雷电回击过程示意图

=1.24,kkkk≤≤其他.(17)2个例分析2.1长门岩浮标站风速数据的应用本文选取2015年4月2日这次雷暴过程,将青岛长门岩浮标站的风速数据输入到以上的模式中,分析此次雷暴过程青岛近海起伏海浪对雷电电磁场的影响。青岛长门岩浮标站位于距青岛海岸线23.3km的长门岩岛。这里采用的是10分钟的风速平均值,也就是十分风速。图2给出了2015年4月2日雷暴天气过程时的十分风速,可以看出,此次雷暴过程不同时刻风速的变化非常大,十分风速的最大值达到13.4m/s,最小值为2.5m/s。图22015年4月2日雷暴天气过程时的十分风速Fig.2Tenminute-meanwindspeeddataofQingdaobuoystationonApril2,20152.2雷电回击通道基电流的选取回击通道底部电流即基电流,基电流中的击穿电流和电晕电流都采用双Heilder指数表达式计算[29],其表达式如下121222120111/0221/121121(/)(/)(0,)ee,(/)1)(/)1)nnttnnItItittt(18)11/1112111211exp,nn(19)21/2122222221exp,nn(20)其中,I01、I02分别表示击穿电流和电晕电流最大值,η1、η2为修正因子,τ11、τ12、τ21、τ22分别表示用来确定电流上升时间、衰减时间以及峰值的时间常量,n1、n2为电流陡度因子。这些参数具体取值见表1,则闪电回击通道底部基电流的波形如图3所示。表1继后回击各参数的取值[30]Tab.1Parametersofthesubsequentreturnstrokes继后回击参数I01/kAτ11/μsτ21/μsI02/kAτ12/μsτ22/μs继后回击参数取值10.70.252.56.52230

120111/0221/121121(/)(/)(0,)ee,(/)1)(/)1)nnttnnItItittt(18)11/1112111211exp,nn(19)21/2122222221exp,nn(20)其中,I01、I02分别表示击穿电流和电晕电流最大值,η1、η2为修正因子,τ11、τ12、τ21、τ22分别表示用来确定电流上升时间、衰减时间以及峰值的时间常量,n1、n2为电流陡度因子。这些参数具体取值见表1,则闪电回击通道底部基电流的波形如图3所示。表1继后回击各参数的取值[30]Tab.1Parametersofthesubsequentreturnstrokes继后回击参数I01/kAτ11/μsτ21/μsI02/kAτ12/μsτ22/μs继后回击参数取值10.70.252.56.52230图3闪电通道底部采用的基电流波形Fig.3Channel-basedcurrentwaveformcorrespondingtoatypicalsubsequentreturnstroke闪电回击模型选取MTLL(themodifiedtransmission-linemodelwithlinearcurrentdecaywithheight)模型[31],即回击电流波形随高度呈线性衰减,其表达式为:iz,tzvi0,t1zH,(21)其中,i(z,tz/v)为回击电流沿回击通道的分布。假设回击通道的高度H=7.5km,回击速度v=1.5×108m/s。2.3海浪对雷电电磁场传播的影响图4给出了起伏海面对地闪回击垂直电场的影响,

【参考文献】：
期刊论文
[1]改进的二维分形模型在海面电磁散射中的应用[J]. 王运华,郭立新,吴振森.  物理学报. 2006(10)



本文编号：3130218