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对流层雷暴在近地空间的高能辐射效应——地球伽马射线闪 被引量:4
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作者 陆高鹏 熊少林 +6 位作者 吕凡超 张鸿波 徐未 杨靖 祝宝友 刘非凡 李东帅 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2020年第12期58-69,共12页
对流层中的活跃雷暴通过其内部的闪电活动实现不同空间、时间尺度和强度的电荷传输,在雷暴上空的广阔空间中导致了多种形式的瞬态电磁效应.其中,云内闪电可通过其初始阶段的上行负极性先导产生具有较高电离性的硬X射线和伽马射线脉冲,... 对流层中的活跃雷暴通过其内部的闪电活动实现不同空间、时间尺度和强度的电荷传输,在雷暴上空的广阔空间中导致了多种形式的瞬态电磁效应.其中,云内闪电可通过其初始阶段的上行负极性先导产生具有较高电离性的硬X射线和伽马射线脉冲,形成地球伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes,TGFs).本文简要综述了过去十年来基于国外卫星平台的TGF研究进展,主要包括:(1)TGF通常由云闪初始阶段的上行负先导产生,且经常伴随峰值电流较大、脉冲电荷传输较强的云内放电过程(称之为云闪初始阶段的云内大脉冲过程);(2)基于TGF宽带射频信号的特征,可以发展出基于地面闪电信号测量的TGF遥感方法,从而提高TGF及其母体雷暴的可研究样本量;(3)关于TGF的产生机制,目前尚没有统一观点,存在热逃逸电子和相对论逃逸电子雪崩击穿两种主流理论,这主要是因为目前还无法对TGF源区进行有效的观测.相对于中高层放电现象(如红色精灵、巨型喷流、蓝色射流等),国内学者对于地球伽马射线闪的研究起步较晚,相关的观测和机理研究落后于欧美研究团队.得益于近年来中国空间探测技术的创新发展,尤其是"慧眼"-硬X射线调制望远镜卫星(Insight-HXMT)和引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)等项目的实施,在地基闪电探测技术持续发展的基础上,中国的研究团队有望在地球伽马射线闪研究领域取得一系列重要进展. 展开更多
关键词 “慧眼”-硬X射线调制望远镜卫星(Insight-HXMT) 引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM) 地球伽马射线闪(TGFs) 云闪初始阶段 负极性上行先导
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中国东北地区红色精灵的母体雷暴分析 被引量:2
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作者 王庸平 陆高鹏 +5 位作者 马明 王子健 黄安晶 张鸿波 祝宝友 刘非凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期1055-1067,共13页
红色精灵是发生在雷暴云上空的一种瞬态发光事件(Transient Luminous Events,TLEs),它们由地闪回击或与连续电流共同作用产生,这表明了对流层和低电离层之间的直接耦合关系。中国大陆的红色精灵观测研究主要在华北地区开展,为了进一步... 红色精灵是发生在雷暴云上空的一种瞬态发光事件(Transient Luminous Events,TLEs),它们由地闪回击或与连续电流共同作用产生,这表明了对流层和低电离层之间的直接耦合关系。中国大陆的红色精灵观测研究主要在华北地区开展,为了进一步研究中国中高纬度地区的红色精灵现象,并揭示其与母体雷暴之间的相关性,故2017年夏季在吉林辽源开展了观测实验。本文介绍了利用低光度相机在东北地区捕捉到的26例红色精灵事件,并结合闪电定位、天气雷达等同步观测数据,对红色精灵及其母体雷暴特征进行了分析。结果表明,在26例红色精灵事件中,有17次(约2/3)产生于一次尺度较大的中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS),其余(约1/3)的红色精灵事件分别由三次尺度相对较小的中尺度对流系统诱发产生。红色精灵母体闪电均位于对流核心边缘区域,中尺度对流系统对流区后无大面积层状云降水区。此外,吉林辽源及安徽合肥同步记录的电磁场脉冲信号表明上述红色精灵事件均由正地闪回击产生。 展开更多
关键词 红色精灵 东北地区 母体雷暴 地闪回击
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江淮地区一次雷暴过程双极性窄脉冲事件活动特征的相关研究
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作者 陈燕玲 刘非凡 +2 位作者 祝宝友 彭长志 马明 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1022-1032,共11页
利用2014年8月5日江淮地区一次产生多个双极性窄脉冲事件(narrow bipolar event,NBE)的雷暴个例,结合空基资料(TRMM卫星,NCEP/CPC Global IR Dataset)和地基资料(闪电探测和多普勒雷达回波数据),讨论了NBE与雷暴相关参数的关系以及位于... 利用2014年8月5日江淮地区一次产生多个双极性窄脉冲事件(narrow bipolar event,NBE)的雷暴个例,结合空基资料(TRMM卫星,NCEP/CPC Global IR Dataset)和地基资料(闪电探测和多普勒雷达回波数据),讨论了NBE与雷暴相关参数的关系以及位于不同雷暴区域NBE的孤立性和辐射强度.结果表明,NBE主要发生在云顶温度小于210 K、极化修正亮温(PCT-85)小于100 K的雷暴对流旺盛区域.通过分析NBE与30 dBZ多普勒雷达回波最大发展高度及闪电频次的关系,发现NBE主要发生于闪电频次较高时期,且NBE与闪电频次的相关性强于其与30 dBZ雷达回波最大高度的相关性.对NBE孤立性及VLF/LF波段辐射强度的分析表明,大多数孤立NBE发生于雷暴发展期,位于20 dBZ及以下的NBE辐射强度最大且最孤立. 展开更多
关键词 双极性窄脉冲事件(NBE) TRMM卫星 雷达回波垂直剖面 辐射强度
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基于全球闪电定位网的江淮闪电定位网探测效率分析:以台风“利奇马”为例
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作者 郑嘉怡 陆高鹏 +4 位作者 刘非凡 任欢 彭康铭 王庸平 祝宝友 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期129-138,共10页
基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产... 基于全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network,WWLLN)获取的闪电定位资料对江淮闪电定位网(Jianghuai Area Sferic Array,JASA)在内陆及近海区域的闪电实时探测性能进行评估。通过对2019年第9号超强台风“利奇马”期间产生的闪电活动进行对比分析,发现JASA和WWLLN对台风闪电的径向分布、时间变化和空间变化有较好的一致性,绝大部分闪电发生在云顶亮温小于220 K区域;在台风发展阶段,内核区闪电活动较为频繁,在台风成熟和消亡阶段时,闪电主要分布外雨带,内核区的闪电活动少但集中。在探测效率方面,JASA对江淮区域实时定位到的闪电数远多于WWLLN,相对探测效率和绝对探测效率分别为69.12%和92.51%。而在海洋区域(114~130°E,20~24°N和123~130°E,24~32°N),由于受到JASA站点位置分布的限制,闪电实时定位数略少于WWLLN,其相对探测效率和绝对探测效率分别为32.67%和52.26%。研究结果表明了JASA对内陆及近海区域雷暴具备较强的捕获能力,为实时监测台风期间强对流闪电活动的演变规律提供数据支撑,也为进一步完善站点布局以提升深海区域闪电探测性能提供了理论支撑。 展开更多
关键词 江淮闪电定位网 探测效率 全球闪电定位网 台风“利奇马” 台风闪电
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基于FDTD的不同土壤类型及湿度对雷电电磁场传播影响的研究 被引量:4
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作者 杨雅绮 刘银萍 +4 位作者 刘非凡 张乃康 刘国进 翟浩源 祝宝友 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期348-357,共10页
为深入研究土壤类型和土壤湿度对雷电电磁场传播效应的影响,首次将工程勘察领域研究得出的土壤湿度和电导率计算关系应用到雷电电磁场模拟计算中。基于Heidler雷电通道基电流函数模型和MTLL回击模型,在Mur一阶边界条件下,利用2D-FDTD计... 为深入研究土壤类型和土壤湿度对雷电电磁场传播效应的影响,首次将工程勘察领域研究得出的土壤湿度和电导率计算关系应用到雷电电磁场模拟计算中。基于Heidler雷电通道基电流函数模型和MTLL回击模型,在Mur一阶边界条件下,利用2D-FDTD计算粘土、粉土和砂土这三种具有代表性土壤在不同土壤湿度和观测距离下的雷电电磁场。研究结果表明:相比于粉土和砂土,雷电电磁场沿粘土地表传播过程中产生的水平电场更容易受土壤湿度的影响,特别是土壤湿度较低时,即土壤湿度从5%到6%变化过程中,水平电场峰值的波动幅度达39.86%;当土壤类型为粘土时,水平电场Er、垂直电场Ez和磁场Hφ受土壤湿度影响等级为Ez>Hφ;随着闪电电磁辐射传播距离和土壤湿度的增大,场幅值减小,波形的波头上升沿时间变慢。研究结果为准确评估和量化不同土壤类型和土壤湿度对雷电电磁场传播的影响以及优化闪电站网定位提供了重要的科学依据。 展开更多
关键词 雷电电磁场 FDTD 土壤类型 土壤湿度 土壤电导率
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一种改进的网格搜索闪电定位算法
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作者 曹海鹏 谢兴生 祝宝友 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第16期7-11,40,共6页
闪电定位具有较高的实时性和定位精度要求,网格搜索算法存在计算量大的问题。提出了一种基于网格搜索的闪电定位算法优化方法。该方法采用多维空间数据索引快速搜索候选目标区域,通过对比存储在各候选目标区域上的SVM(Support Vector Ma... 闪电定位具有较高的实时性和定位精度要求,网格搜索算法存在计算量大的问题。提出了一种基于网格搜索的闪电定位算法优化方法。该方法采用多维空间数据索引快速搜索候选目标区域,通过对比存储在各候选目标区域上的SVM(Support Vector Machine)分类器的分类误差进行闪电定位。实验表明,该方法具有较好的定位精度和可靠性,且能满足实时闪电定位要求。 展开更多
关键词 闪电定位 支持向量机 网格搜索 实时性
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