Диссертация (1149467), страница 13
Текст из файла (страница 13)
На Рис. 2.24 представленаформа исходного импульса и отклики фильтров нижних частот с граничнымичастотами 150, 75, 25 кГц.E, отн.ед.1000500t, мкс0050100150200-500-1000E0-1500ФНЧ 150 кГц-2000ФНЧ 75 кГцФНЧ 25 кГцРис. 2.24. Влияние фильтрации на разряд типа облако-земля.По результатам анализа влияния фильтрации на форму сигнала в Табл.2.2 приведены основные параметры: амплитуды и длительности полуволн, атакже длительность фронта (время нарастания сигнала с уровня 0,1 до уровня0,9 от максимума).Табл.
2.2. Основные параметры сигнала ОЗ типа при фильтрацииfгр, кГц |A1|, отн.ед. |A2|, отн. ед. T1, мкс T2, мкс tf, мкс200020401000461282,31501927981461273,3751795971461285,92515079815312712,7Из приведенной таблицы видно, что амплитуда первой полуволны длянашего случая (ФНЧ 25 кГц) уменьшилась на 24%, амплитуда второй74полуволны практически не изменилась, длительность первой полуволныувеличилась на 15%, а длительность фронта возросла в 5,5 раз.
Такимобразом, для принимаемых атмосфериков типа облако-земля с помощьюиспользуемого нами регистратора форм можно ожидать некоторогоуменьшения амплитуды и увеличения длительности первой полуволны,практически неизменных параметров второй полуволны и существенногоувеличения длительности фронта.На Рис. 2.25 представлен один из типов внутриоблачных разрядов, такназываемый узкий двухполярный импульс (narrow bipolar pulse, NBP),характеризующийся малой длительностью первой полуволны.
В Табл. 2.3приведены основные параметры после применения фильтра нижних частот.E, отн.ед.824, 0.2ФНЧ 150 кГцФНЧ 75 кГц1000ФНЧ 25 кГц500t, мкс0020406080100120140160-500Рис. 2.25. Влияние фильтрации на разряд внутриоблачного типа.Табл. 2.3. Основные параметры сигнала ВО типа после фильтрацииfгр, кГц |A1|, отн.ед. |A2|, отн. ед. T1, мкс T2, мкс tf, мкс2000100017214,21401,615090316815,41403,17575515616,81405,52538321731,813511,7Как видно из данных приведенной таблицы, амплитуда первойполуволны уменьшилась в 2,6 раза, амплитуда второй полуволны немногоувеличилась, что привело к изменению соотношения амплитуд первых двухполуволн: если в исходном сигнале оно равнялось 5,8, то после прохожденияфильтра с граничной частотой 25 кГц стало 1,76.
Существенно увеличилась75длительность первой полуволны: она стала в 2,2 раза больше, длительностьвторой полуволны практически не изменилась. И, конечно же, сильноувеличилась длительность фронта: с 1,6 мкс до 11,7 мкс. Проанализировавизменения параметров узкого двухполярного импульса, можно сказать, чтопервая полуволна регистрируемых форм электромагнитного излучениявнутриоблачных разрядов претерпевают существенные изменения послепрохождения фильтра нижних частот.Исследоваввлияниефильтрациинапараметрыпринимаемыхатмосфериков, перейдем к анализу форм, регистрируемых имевшимся внашем распоряжении регистратора с полосой пропускания 0,3…25 кГц.Образец сигнала приведен на Рис.
2.26.1000E z , отн.ед.500t , мкс0050001000015000200002500030000-500-1000-1500500E z , отн.ед.1000500300t , мкс100-10010000-300-500E z , отн.ед.1050011000t , мкс018500-5001900019500-1000-1500Рис. 2.26. Образец сигнала 20150806 18:37:25.383506, Az = 216°, R = 63 км.При исследовании форм атмосфериков было обнаружено, что некоторыеформы часто повторяются, поэтому было предложено проклассифицироватьих по типам (методика классификации приведена далее в работе).76Продолжим анализировать выделенный грозовой очаг (кластер 231) сточки зрения форм электромагнитного излучения, сопровождающегомолниевые разряды.
Для привязки излучения к выделенному очагу былисопоставлены времена локаций системы SAFIR и регистратора форм. Поданным системы SAFIR количество внутриоблачных разрядов составило3684, разрядов на землю 180. Количество синхронных данных равно 1171(31,8%), т.е. регистрация в СДВ диапазоне позволяет получать не толькоразряды типа облако-земля, но также и внутриоблачные разряды.
За времяжизни грозового очага было выявлено 560 разрядов типа 1, 67 разрядов типа2 и 252 разряда типа 3 (Рис. 2.27). Общее число атмосфериков,соответствующее этим трем типам, составило 879, это 75% от общего числаанализируемых форм.10005000-500 0-10001000 E, отн.ед.1000 E, отн.ед.E, отн.ед.500t, мксt, мкс0-500 0100 200 300100 200 300500t, мкс0-500 0100 200 300-1000-1000а)б)в)Рис. 2.27. Типовые формы атмосфериков: а) тип 1; б) тип 2; в) тип 3.Оставшиеся формы атмосфериков (25%) представляют собой различныевариациивнутриоблачныхразрядов,характеризующиесябольшойизрезанностью. На Рис. 2.28, Рис. 2.29 приведены распределения основныхпараметров форм: амплитуды и длительности первых двух полуволн.Распределения амплитуд обеих полуволн (A1 и A2) и длительностипервой полуволны (T1) для типов 1 и 2 и длительности второй полуволны (T2)для типа 3 можно описать логнормальным законом распределения.
Длядлительности второй полуволны для типов 1 и 2 и длительности первойполуволны типа 3 был выбран нормальный закон распределения. Параметрыраспределений представлены в Табл. 2.4.77p [A 1 ]0.4P [A 1 ]10.200.20.150.10.050401 |, В/м8 |A1210.051000.40.30.5 0.20.100|A 1|, В/мp [A 1 ], P [A 1 ]0.5|A 2 |, В/м0P [A 1 ]1p [A 1 ]0б)p [T 1 ]0.5 0.50а)P [A 2 ], p [A 2 ]12P [A 2 ]10.50P [A 2 ], p [A 2 ]030 50 70 T901 , мксp [T 1 ]0.030.0200.050T 1 , мкс50 75 100 125p [T 1 ]P [T 1 ]10.5|A 2 |, В/м04P [T 1 ]10.50.010|A 1 |, В/м50240.50.5003p [A 2 ]1|A 1 |, В/м10P [T 1 ]1204035 55 75 T951 , мксв)Рис.
2.28. Интегральные и дифференциальные функции распределенияамплитуд первой и второй полуволн и длительностей первой полуволны дляа) типа 1; б) типа 2; в) типа 3.p [T 2 ]0.0050.00250а)0.500 120 240 T3602 , мксP [T 2 ]1p [T 2 ]0.01P [T 2 ]10.0050.50б)0.040.030.020.01001500T 2 , мкс300в)p [T 2]P [T 2 ]10.500 20 40 60T801 , мксРис.
2.29. Интегральные и дифференциальные функции распределениядлительностей второй полуволны для а) типа 1; б) типа 2; в) типа 3.78Табл. 2.4. Основные параметры распределений Cl_231 06-07-2001 г.Тип 1Параметр ВидзаконаμσМат.ожиданиеформыраспределения|A1|, В/мЛогнормальный 0,958 0,519 2,98|A2|, В/мЛогнормальныйМедиана Мода СКО2,611,991,660,611 0,960,780,550,65T1, мксЛогнормальный 4,072 0,119 59,158,757,97,1T2, мксНормальный190190119–0,224190119μσ190Тип 2Параметр ВидформызаконараспределенияМат.ожиданиеМедиана Мода СКОЛогнормальный 1,60,355,274,954,381,90двухмодальный 2,280,159,899,789,561,49Логнормальный 0,70,452,222,011,651,06двухмодальный 1,50,24,574,484,310,92T1, мксЛогнормальный 4,483 0,186 90,088,585,516,9T2, мксНормальный19519570|A1|, В/м|A2|, В/м19570195Табл. 2.4.
Основные параметры распределений (продолжение)Тип 3Параметр ВидзаконаμσМат.ожиданиеМедиана Мода СКОформыраспределения|A1|, В/мЛогнормальный 0,347 0,434 1,551,411,170,7|A2|, В/мЛогнормальный 0,198 0,615 1,471,220,831,0T1, мксНормальныйT2, мксЛогнормальный 3,8460,19,960,160,160,19,90,2748,346,543,313,3Из анализа полученных данных следует, что для первого типахарактерна амплитуда порядка 2 В/м и большое отношение амплитуд первыхдвух полуволн (3…5).
Для второго типа распределение амплитуд имеет четковыраженный двухмодальный характер с модами, равными 4,4 ± 1,9 и 9,6 ± 1,5В/м; соотношение амплитуд первых двух полуволн находится в пределах2…3. Для третьего типа амплитуда наименьшая: 0,8…1,9 В/м, и амплитудыполуволн примерно равны друг другу.79Проведем исследование другого образца внутримассовой грозы (10-072001 г.).
На Рис. 2.30 представлены синоптическая карта и карта локацийгроз Европы.а)б)Рис. 2.30. Грозовой день 10-07-2001 г. а) Синоптическая карта; б) локациигроз (РДСМ Wetterzentrale). Область действия интерферометрическойсистемы SAFIR отмечена окружностью с радиусом 200 км.В исследуемом регионе наблюдалось повышенное давление, на юге идетверхний холодный фронт в юго-восточном направлении, и с северо-западанадвигается холодный фронт. Однако, судя по локальной карте грозовойактивности (Рис. 2.31а), скорость передвижения грозы незначительна, чтоговорит о внутримассовом характере грозовой активности.
Результатприменения кластерного анализ представлен на Рис. 2.31б в виде трековцентров кластеров (ТЦК).Cl_16Cl_177а)б)Cl_33Рис. 2.31. Грозовая активность 10-07-2001 в виде а) поточечногоотображения; б) треков центров кластеров (ТЦК).80На Рис. 2.32 приведена интенсивность грозовой активности за весь день.16I, мин-1ВООЗ1412108642Время00:004:008:0012:0016:0020:00Рис. 2.32. Интенсивность развития грозовой активности 06-07-2001 г.Отдельно отмечены интенсивности разрядов типа облако-земля (ОЗ) ивнутриоблачных разрядов (ВО).Как видно из графика, интенсивность грозы низкая, в основномвнутриоблачного характера, с небольшим количеством разрядов на землю.Рассмотрим подробнее грозовой очаг, помеченный как Cl_177.
Егоинтенсивность представлена на следующем рисунке.12I, мин-1ВООЗ108642014:00Время15:0016:0017:00Рис. 2.33. Интенсивность выделенного грозового очага (кластер 177).Как видно из графика, данный грозовой очаг состоит из трехпоследовательно развивающихся конвективных ячеек, временные границы81которых составляют с 14:30 по 15:05, с 15:05 по 15:25 и с15:25 по 16:20.Единственный разряд на землю произошел в 15:34.
На Рис. 2.34представлено распределение длительностей вспышек.120100806040200N0.005p [Dur ]P [Dur ]10.0040.0030.50.002Dur , мс00.001005005000Dur , мсРис. 2.34. а) Гистограмма распределения длительностей всех вспышек; б)нормированнаягистограмма,интегральная(тонкаялиния)идифференциальная (жирная линия) функции распределения длительностейвспышек, содержащих более одного разряда.Из анализа гистограммы видно (Рис. 2.34а), что 103 из 362 (28,5%)являются вспышками, содержащими только один УКВ разряд. Выделиввспышки, содержащие более одного разряда (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
