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科研進展

全脈沖識別的閃電干涉儀定位新方法大幅提高雷電觀測的精度和分辨率

發(fā)表日期:2023-09-06來源:西北生態(tài)環(huán)境資源研究院放大 縮小

  雷電作為自然界中最為震撼的現(xiàn)象之一,涉及一系列復雜的物理和大氣科學問題。它不僅對人類社會造成火災、電力故障、通信中斷等直接威脅,還是觸發(fā)其它大氣現(xiàn)象和生態(tài)系統(tǒng)變化的關鍵因素。因此,對雷電的深入研究具有重要的科學和社會價值,科學家們一直在追求更高的精度以更深入理解這一復雜現(xiàn)象。 

  中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(以下簡稱西北研究院)平?jīng)鲫懨孢^程與災害天氣觀測研究站基于閃電甚高頻輻射信號的精準脈沖匹配和誤差修正,提出的全脈沖識別的閃電干涉儀定位方法為該領域研究帶來新突破。與傳統(tǒng)的“質心”方法相比,全脈沖識別的新方法在雷電觀測的精度和分辨率方面取得顯著提升。該方法能夠增加10~20倍的定位輻射源數(shù)量,對于特定的短時和快速變化的放電過程,甚至可以增加近100倍,從而能夠在納秒級時間分辨率上描繪閃電放電通道和分析微物理過程。該研究能夠更準確地研究雷電放電的觸發(fā)機制、雷電通道的結構以及與雷電相關的各種自然現(xiàn)象。 

  該成果以An improved method for analyzing broadband VHF interferometer lightning observations為題發(fā)表在遙感領域頂級學術期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。西北研究院范祥鵬副研究員為論文第一作者和通訊作者,美國新墨西哥科學技術研究所和復旦大學科研人員參與該項研究。該研究獲國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金、甘肅省科技計劃和美國國家基金項目共同資助。

  文章鏈接

定位方法改進前后得到的一次多回擊負地閃(CG001738)的二維圖像 

(a) 傳統(tǒng)方法獲取的定位結果 (b) 本文方法獲取的定位結果 

兩種定位方法獲取的CG001738三次直竄先導的定位結果對比,各圖中位于左側的圖像是傳統(tǒng)方法獲得的定位結果,準確疊加在閃電整體形態(tài)上的直竄先導為本文方法定位的結果

(a) DL-1沿著第一個梯級先導形成的回擊通道發(fā)展 (b - c)DL-2DL-3沿著第二個梯級先導形成的回擊通道發(fā)展 

[video:雷電]
多回擊負地閃 (CG001738) 的動態(tài)發(fā)展圖像,閃電實際持續(xù)約 0.5s
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