Автореферат (1149465)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования"Санкт-Петербургский государственный университет"На правах рукописиЮсупов Игорь ЕвгеньевичИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯГРОЗОВОГО ПРОЦЕССА В ПРИЛОЖЕНИИ К МОНИТОРИНГУ ГРОЗОВОЙАКТИВНОСТИСпециальность 01.04.03 – РадиофизикаАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург, 2018Работа выполнена на кафедре радиофизики Санкт-Петербургскогогосударственного университетаНаучный руководитель:кандидат физико-математических наук, доцент,Кононов Игорь Иванович, ФГБОУ ВО "СанктПетербургскийгосударственныйуниверситет",доцент кафедры радиофизикиОфициальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор,ДивинскийЛеонидИсаевич,"РоссийскийФГБОУВОгосударственныйгидрометеорологический университет", профессоркафедры экспериментальной физики атмосферыметеорологического факультетакандидатфизико-математическихнаук,Михайловский Юрий Павлович, ФГБУ "Главнаягеофизическая обсерватория им.

А.И. Воейкова",ведущий научный сотрудникВедущая организация:ФГБУ "Высокогорный геофизический институт",г. НальчикЗащита состоится 20 июня 2018 г. в 14 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.44 по защите диссертаций на соискание ученой степеникандидата наук при Санкт-Петербургском государственном университете поадресу: 199034, г. Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., 41-43, ауд. 304.Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу:198504, Санкт-Петербург, Петергоф, ул. Ульяновская, д. 3, ученому секретарюдиссертационного совета Д 212.232.44 А.В. Комолкину.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. М. ГорькогоСПбГУ по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.Диссертацияиавторефератдиссертацииразмещенынасайтеhttps://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/1695.html.Автореферат разослан "_____"_________________ 20____ г.Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.232.44кандидат физико-математических наукА.В.

Комолкин2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияНезатухающийинтерескизучениюгрозовыхпроцессовисопровождающего их развитие электромагнитного излучения в последние годыполучил дополнительный импульс в связи с открытием целого ряда новыхэлектрических и токовых источников в структуре глобальной электрическойцепи, связанных с грозовой активностью. Эти открытия вызвали резкуюинтенсификациюэкспериментальныхисследований грозовой активностипосредством спутниковых наблюдений, а также развертываемых по всему мируназемных радиотехнических систем пассивной локации грозовых очаговконтинентального и глобального масштабов.

Большинство таких системосновывается на регистрации и анализе электромагнитного радиоизлучениянаиболее сильноточных разрядных компонент молниевых вспышек – обратныхударов, развивающихся между землей и облаком. Максимум импульсного ЭМИэтих разрядов сосредоточен в СДВ диапазоне, что обеспечивает его прием свысоким отношением сигнал/шум на расстояниях до нескольких тысячкилометров.Не потеряли актуальности продолжающиеся исследования грозовойактивности как источника постоянной повышенной опасности в различныхсферах жизнедеятельности человека, направленные на решение традиционныхзадач, связанных с ее своевременным обнаружением и предотвращениемвозможных последствий вредного воздействия на различные объекты этойдеятельности (летательные аппараты, высотные здания, промышленные ипортовые сооружения, нефтеналивные суда, открытые горные разработки,коммуникационные линии, лесные массивы и пр.).

Требования к средстваммониторинга грозовой активности, обеспечивающих решение этих задач,существенно ужесточаются. Необходимо не только повышать надежностьобнаружения начала и окончания грозы и с высокой точностью осуществлятьее трассирование, но также определять текущую фазу развития грозовогопроцесса, оценивать степень его грозоопасностии, по возможности,осуществлять краткосрочный прогноз последующего развития. Подобныетребования к текущему мониторингу возникают для ряда практическихпотребностей, связанных с обеспечением безопасности многих объектов,3подверженных воздействию не только прямых ударов молний, но и мощногоимпульсного излучения сильноточных молниевых разрядов, возможных впроцессе развития молниевых вспышек всех типов – как облако-земля (ОЗ), таки внутриоблачных (ВО).Наибольшее практическое применение для пассивной локации гроз впоследние десятилетия получили многопунктовые пеленгационные (ПСМ) иразностно-дальномерные (РДСМ) системы местоопределения.

При этомпредпочтение отдается развитию РДСМ, несмотря на то, что для ихразвертывания и использования требуется большее количество разнесенныхпунктоврегистрацииатмосфериков,болеевысокиетребованиякдискретизации сигналов и точности их временной синхронизации. Котносительным недостаткам таких систем можно отнести высокую стоимостьоборудованияиэксплуатации,синхронизациивысокоточнойнеобходимостьразнесенныхиспользованияпунктовисредствмассовыхкоммуникационных сетей, обеспечивающих оперативных обмен данными.Отмеченные обстоятельства требуют поиска и разработки альтернативныхметодовитехническихсредствмониторингагрозовойактивности,обеспечивающей своевременное оповещение о приближающейся грозовойопасности.Одним из таких средств мониторинга могут служить однопунктовыегрозопеленгаторы-дальномеры (ГПД), которые занимают особое место вструктуре устройств и систем местоопределения.

По точности локацииотдельных молниевых разрядов они заметно уступают многопунктовымсистемам локации гроз, развертываемым в большинстве стран мира. Однако всилуцелогорядапреимуществ,обусловленныходнопунктовымрасположением, которое обеспечивает их автономность, высокую мобильность,облегчаетиудешевляетразвертываниеиэксплуатацию,нетребуетиспользования высокоточных средств временной привязки регистрируемыхсигналов, дорогостоящих каналов связи, интерес к разработке таких системсохраняется до настоящего времени. По сути, они остаются единственнымсредством оперативного грозооповещения на бортах летательных аппаратов,судах нефтеналивного флота, а также наземных автономных объектах, необорудованных современными средствами связи и временной привязки.4Цели и задачиОсновной целью работы являются экспериментальные и модельныеисследованияимпульсногоэлектромагнитногоизлучениясильноточныхкомпонент молниевых вспышек как ОЗ, так и ВО типов, направленное наулучшение точностных и вероятностных характеристик инструментальныхсредств мониторинга грозовой активности.Задачи работы:• экспериментальные исследования вариаций форм и параметров импульсногоэлектромагнитного излучения гроз;• разработка алгоритма классификации регистрируемых импульсов ЭМИсильноточных молниевых разрядов по типовым формам, в усредненном видеописывающим изменения форм атмосфериков, обусловленные вариациямиисточников излучения;• разработка модели сильноточного молниевого разряда произвольнойпространственнойконфигурациикакисточникаимпульсногоэлектромагнитного излучения с целью объяснения наблюдаемого различиямежду формами ортогональных составляющих горизонтальной компонентымагнитного поля и оценки границ применимости дипольного приближения;• экспериментальныеимодельныеисследованияособенностейтрансформации форм атмосфериков при их распространении в волноводномканалеЗемля-ионосферасцельюоценкипогрешностейразностно-дальномерных систем местоопределения и выработки рекомендаций по ихуменьшению;• разработка методики формирования банка канонических форм импульсовэлектромагнитного излучения молниевых разрядов СДВ диапазона исоздание модельной версии такого банка с целью использования воднопунктовом методе дальнометрии;• разработка нового однопунктового метода местоопределения координатмолниевого разряда с расширенной (10…1500 км) зоной оперативногообслуживания;• разработкаалгоритмаместоположенийотображенияпространственно-временноймолниевыхперемещенияразрядовгрозс5иметодикиоценкойихкластеризацииинформативноготекущейфазыикраткосрочным прогнозом последующего развития с целью использованияпри оперативном мониторинге грозовой активности.Научная новизнаНаучная новизна работы заключается в следующем.• Проведены экспериментальные исследования вариаций форм и параметровимпульсногоэлектромагнитногоизлученияизвыделенных,сиспользованием разработанного алгоритма пространственно-временнойкластеризации, кластеров, позволившие оценить параметры ЭМИ взависимости от типа грозы и фазы ее развития.

Обнаружены существенныеразличия форм ортогональных составляющих горизонтального магнитногополя в ближней зоне, которые не могут быть объяснены в рамкахобщепринятых моделей молниевых разрядов.• Разработана методика классификации форм атмосфериков СДВ диапазонапо типам. В отличие от известных подходов, классификация осуществляетсяпо сигналам, зарегистрированным в жестко ограниченном интервалерасстояний (50…150 км), что позволяет свести к минимуму влияние наформу сигналов факторов, не связанных с источником: а) статического ииндукционного слагаемых в дипольном представлении поля, б) сферичностии конечной проводимости земли, в) ионосферных отражений.• Разработана модель молниевого разряда произвольной пространственнойконфигурации как источника импульсного электромагнитного излучения.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации