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闪电放电过程的高速摄像和宽带干涉仪联合三维观测

闪电,宽带干涉仪,高速摄像,三维定位

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

本研究实现了宽带干涉仪和高速摄像联合的闪电通道三维定位，宽带干涉仪具有全天空360°的探测范围，能够增加与高速摄像捕获同一闪电事件的概率。并且，高速摄像空间分辨率高，能清楚的辨别放电通道如何发展，而宽带干涉仪时间分辨率高，可描绘快放电过程（快速正击穿、回击过程）的通道发展，二者结合将更全面的研究闪电放电过程，也为闪电放电过程的研究提供了新视角。本研究主要工作和结论如下：

（1）针对单站高速摄像无法定距的难题，提出了联合不同站点的宽带干涉仪和高速摄像，获得闪电辐射源的三维空间位置的方法。联合宽带干涉仪与高速摄像数据实现了对直窜先导和梯级先导通道的三维重构，发现所提出的三维重构方法对分支较少的直窜先导和对分支众多的梯级先导都有很好的定位效果。

（2）开展了人工触发闪电的宽带干涉仪和高速摄像联合观测，实现了对触发闪电上行正先导和下行负先导过程的三维精细化定位。通过将回击通道二维空间位置投影到直窜先导的三维通道上，计算了回击三维速度随通道高度的变化，给出了千米尺度上闪电回击速度随高度的非单调变化特征。

（3）针对回击速度的非单调变化，采用回击通道分段的思想，建立了速度非单调变化条件下的回击工程模型，分析了回击速度非单调变化对电场的影响，发现回击速度主要通过影响电场辐射场分量来改变回击电场波形，并导致回击电场出现次峰现象。