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基于地基微波辐射计的雷电热效应遥感研究

人工触发闪电，地基微波辐射计，雷电热效应，亮温脉冲

雷电探测技术及其应用 > 雷电探测技术

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。为了探索微波辐射计应用于雷电热效应观测研究，结合辐射传输模式进行理论仿真计算，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，提出了微波辐射计的“引雷观测模式”。

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 %。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。通过匹配亮温数据与雷电流数据，发现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；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；最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在指数关系，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。