Автореферат (1149465), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Спомощью модели впервые были получены количественные оценки нижнейграницыприменимостидипольногоприближениядлятакихтиповмолниевых разрядов и объяснено наблюдаемое на ближних расстоянияхразличие форм горизонтальных ортогональных составляющих магнитногополя.• Впервые проведены детальные численные исследования особенностейтрансформации форм атмосфериков при распространении в волноводномканале Земля-ионосфера для различных типов источника, расстояний иусловий распространения, позволившие количественно оценить точностныехарактеристики разностно-дальномерных систем местоопределения и датьрекомендации по их улучшению;6• Разработана методика формирования банка канонических форм молниевыхразрядов, основанная на использовании программного комплекса расчетаимпульсных сигналов СДВ диапазона для произвольных расстояний,условий распространения и типов источника.• Разработанновыйметододнопунктовогоместоопределениягрозсрасширенной (10…1500 км) зоной оперативного обслуживания, основанныйнаиспользованииширокополосногорамочногоСДВпеленгатора,работающего по переднему фронту земной волны атмосферика, идальномерного блока, включающего усовершенствованную версию фазовогоEH алгоритма дальнометрии ближней зоны (10…100 км) и оригинальныйалгоритм дальнометрии средней зоны (100…1500 км).• Разработанаметодикапространственно-временнойкластеризациииинформативного отображения грозовой активности, позволяющая, в отличиеот существующих подходов, осуществлять оценку текущей фазы грозы икраткосрочный прогноз ее последующего развития.Научная и практическая значимость работы• Проведенныеэкспериментальныеисследованиявариацийформипараметров импульсного электромагнитного излучения гроз отдельныхгрозовых очагов в различных условиях развития грозовой активностипозволилиоценитьадекватностьразрабатываемыхтеоретическихичисленных методов расчета полей, а также возможность использования СДВсистем для обнаружения и местоопределения молниевых разрядов всехтипов.• Разработанная методика классификации атмосфериков позволила получитьконечное число типовых форм, достаточное для модельных описанийисточника при расчете полей.• Разработаннаямодельмолниевогоразрядапозволилаобъяснитьзначительное влияние на форму рассчитываемых полей пространственныхвариациймолниевогоканала,проверитьприменимостьдипольногоприближения излучателя, а также оценить поляризационные ошибкипеленгаторов.7• Проведенныедетальныечисленныеисследованияособенностейтрансформации форм атмосфериков позволили оценить погрешности системместоопределения и дать рекомендации по их уменьшению.• Разработаннаяметодикаформированиябанковканоническихформатмосфериков апробирована в однопунктовом алгоритме дальнометриисредней зоны (до 1500 км) и может быть рекомендована для применения вмногопунктовых системах местоопределения гроз для определения типаисточника и предварительной оценки его удаленности.• Разработанныйметододнопунктовогоместоопределениягрозсрасширенной (10…1500 км) зоной оперативного обслуживания апробированс использованием пеленгационной системы местоопределения средней зоны(базовое расстояние между пунктами 2450 км) и может быть рекомендовандля использования как в автономном режиме, так и в разнесенных пунктахмногопунктовых систем в качестве вспомогательного инструмента дляпредварительной грубой (5…15%) оценки дальности.• Разработанныйадаптивныйалгоритмпространственно-временнойкластеризации используется для информативного отображения грозовойактивности.
Регистрация и анализ сопутствующего выделенным кластерамимпульсного излучения позволяет оценивать текущую фазу грозовойактивности и давать краткосрочный прогноз ее развитияПоложения, выносимые на защитуНа защиту выносятся следующие положения.1. Модель молниевого разряда как источника импульсного электромагнитногоизлучения. В отличие от существующих подходов, в которых молниевыйразряд представляется в виде линейного вертикального излучателя соснованием, расположенным на поверхности земли, модель учитываетпроизвольные положения основания многосегментного молниевого каналанадземнойповерхностьюипроизвольнуюпространственнуюконфигурацию его сегментов. Это позволило описывать поля, возбуждаемыене только разрядами облако-земля, но и внутриоблачными разрядами. Спомощью этой модели впервые получены 1) количественные оценки нижнейграницы применимости дипольного приближения молниевого разряда по8расстоянию, которые оказались равными 15...20 км для разрядов облакоземля и 30…50 км для внутриоблачных разрядов, и 2) объясненонаблюдаемое на ближних расстояниях различие форм горизонтальныхортогональных составляющих магнитного поля.2.
Методика классификации форм атмосфериков СДВ диапазона по типам.Формы выделялись с использованием разработанного автором алгоритмапространственно-временнойкластеризацииопределенныхограниченияхотносительнопунктанаихрегистрации.грозовойактивности,пространственноеЭтопозволило,прирасположениевотличиеотсуществующих подходов, свести к минимуму влияние на формы: а)статического и индукционного слагаемых в дипольном представленииизлучателя,б)сферичностииконечнойпроводимостиземли,в)ионосферных отражений.
Методика позволила получить конечное числотиповых форм, достаточное для модельных описаний источника при расчетеполей.3. Впервые проведены детальные численные исследования особенностейтрансформации форм атмосфериков при распространении в волноводномканале Земля-ионосфера для различных типов источника, расстояний иусловий распространения, позволившие количественно оценить точностныехарактеристики разностно-дальномерных систем местоопределения и датьрекомендации по их улучшению.
На основе исследований создан банкканонических форм атмосфериков для различных типов источника,расстояний и условий распространения, используемый в алгоритмеоднопунктового местоопределения гроз.4. Метод однопунктового местоопределения гроз с расширенной (10…1500 км)зонойоперативногообслуживания,основанныйнаиспользованииширокополосного рамочного СДВ пеленгатора, работающего по переднемуфронту земной волны атмосферика, и дальномерного блока, использующегоусовершенствованную версию фазового EH алгоритма дальнометрииближней зоны (10…100 км) и оригинальный алгоритм дальнометриисредней зоны (100…1500 км).
Улучшение точности местоопределения до5…15% в ближней зоне (10…100 км) достигается учетом невертикальностидипольногомоментаиинтегральным9способомполученияоценкидальности, а в средней зоне (100…1500 км) обеспечивается использованиемсформированного банка канонических форм атмосфериков.Степень достоверности и апробация результатовТочностные и вероятностные характеристики рассматриваемых методов исредств мониторинга грозовой активности оценивались с использованием вкачестве поверочных инструментов: многопунктовой интерферометрическойУКВ-системы SAFIR (Франция), многопунктовыми разностно-дальномернымиСДВ системамиАлвес (Россия), Blitzortung (Германия), Wetterzentrale(Германия). Адекватность алгоритмов расчета полей от сильноточныхмолниевых разрядов оценивалась путем сопоставления расчетных форматмосфериков с экспериментально зарегистрированными в пределах среднейзоны (100…1500 км) на различных расстояниях и в разных условияхраспространения.Основные результаты работы обсуждались на следующих научныхконференциях:– Глобальная электрическая цепь.
Вторая Всероссийская конференции (Борок,2015);– VII, VI, V Всероссийские конференции по атмосферному электричеству(СПб, 2012, Нижний Новгород, 2007, Владимир, 2003);– XVII Международная конференция "Радиолокация, навигация, связь"(Воронеж, 2011);– Региональные XI, XVI, XVII конференция по распространению радиоволн(СПб, 2005, 2010, 2011);ПубликацииОсновные материалы диссертации опубликованы в 25 работах. Из них 6статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 19 работ представляют собойопубликованные материалы докладов на научно-технических конференцияхмеждународного, всероссийского и регионального уровней.Личный вклад автораДиссертант принимал непосредственное участие в изготовлении иразвертывании экспериментальных установок, проведении экспериментальных10измерений, их последующей обработке и анализе, разработке программногообеспечения, а также в получении всех результатов, изложенных вдиссертационной работе.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, спискацитируемой литературы и шести приложений.
Общий объем диссертациисоставляет 202 страницs, включая 133 рисунка и список литературы из 114наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении приводится обоснование актуальности темы диссертации,определяются цели и задачи работы, формулируются основные положения,выносимые на защиту.Впервойглавеобсуждаютсяособенностиимпульсногоэлектромагнитного излучения, сопровождающего развитие сильноточныхкомпонент молниевых вспышек разных типов, проводится сравнительныйанализ основных моделей молниевых разрядов как источников этогоизлучения,приводитсяобзоркраткийсуществующихпассивныхрадиотехнических средств мониторинга грозовой активности, основанных наиспользовании электромагнитного излучения гроз СДВ диапазона.Во второй главе анализируется структура и параметры импульсногорадиоизлучения гроз на основе экспериментальных данных, полученных в ходепроведения совместной работы НКТБ «Радиофизика» при ЛГУ с французскойнаучно-производственнойфирмой"Dimensions".Обсуждаетсяметодикаклассификации форм атмосфериков СДВ диапазона по типам для выделенныхгрозовых очагов и приводятся результаты ее использования.
На Рис. 1 вкачестве иллюстрации приведено несколько образцов усредненных форматмосфериков, полученных на основе данной методики.11800Type 1400t, μs2004000-200Type 2600t, μs20001002003004005000-200 0-400100200300400500-400-600-600-800-800-1000-100010001000Type 3Type 480050060000100200300400t, μs400500200t, μs0-500-200 0-10002004006008001000-400-600-1500-800-2000-1000Рис. 1. Образцы типовых форм атмосфериков, зарегистрированных в пределахнижней границы волновой зоны (50…150 км)При обработке сигналов в ближней зоне (до 20…30 км) наблюдаютсяразличия временных форм сигналов ортогональных компонент горизонтальнойсоставляющей магнитного поля, которые не могут быть объяснены в рамкахдипольного представления излучателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
