Диссертация (1149467), страница 14
Текст из файла (страница 14)
2.34б), можно описатьраспределение длительностей в виде удвоенной положительной частинормального закона распределения с параметрами μ = 0 и σ = 235. На Рис.2.35 представлено распределение протяженностей молниевых вспышек.120100806040200N00.120.10.080.060.04Ext , км 0.0201020p [Ext ]30P [Ext ]10.5001020Ext30, кмРис. 2.35. а) Гистограмма распределения протяженностей всех вспышек; б)нормированнаягистограмма,интегральная(тонкаялиния)идифференциальная (жирная линия) функции распределения протяженностейвспышек, содержащих более одного разряда.Для описания протяженностей многокомпонентных вспышек можновоспользоваться логнормальным распределением с параметрами μ = 1,978,82σ = 0,664.
Для него математическое ожидание равно 9,01, медиана – 7,23,мода – 4,65, среднеквадратическое отклонение равно 6,71. Наблюдаетсяуменьшение протяженностей вспышек в данном очаге (Cl_177) по сравнениюс грозовым очагом Cl_231 (4,65 против 10,07 во фронтальной грозе), чтоможет также говорить о внутримассовом характере грозовой активности.Системой SAFIR было выявлено 360 внутриоблачных разряда и 1 разрядна землю. При анализе атмосфериков СДВ регистратором было найдено 135синхронные формы, из которых 113 принадлежала типу 1 и 14 – типу 3 (Рис.2.36). Оставшиеся формы (6%) носили случайный характер.E, отн.ед.1000 Е,Е, отн.ед.отн.ед.E,1000500500t,t,мксмкс0-500 0t,t,мксмкс0-500 0100 200 300100 200 300б) -1000а) -1000Рис.
2.36. Типовые формы атмосфериков: а) тип 1; б) тип 3.Распределения амплитуд (A1 и A2) и длительности первой полуволны (T1)для типов 1 и 2 и длительности второй полуволны (T2) для типа 3 можноописать логнормальным законом распределения. Для длительности второйполуволны для типов 1 и 2 и длительности первой полуволны типа 3 былвыбран нормальный закон распределения (Рис. 2.37, Рис. 2.38).p [A 1 ]0.4P [A 1 ]10.50.20а)02.50В/м|A|,51p [A 1 ]1.510б)0P [A 2 ], p [A 2 ]0.150.5|A 2 |, В/м0|A|,В/м10.8 1.6 2.4P [T 1 ]112P [A 2 ], p [A 2 ]1.510.5|A 2 |, В/м000.8 1.6 2.40.50.0500P [A 1 ]1p [T 1 ]0.1100.50.51.50.080.060.040.020040 50 60 T701 , мксp [T 1 ]P [T 1 ]10.524400T 1 , мкс56Рис.
2.37. Интегральные и дифференциальные функции распределенияамплитуд первой и второй полуволн и длительностей первой полуволны дляа) типа 1; б) типа 3.83p [A 2 ]0.015P [A 2 ]10.10.50.050.010.0050а)000 100200 T 1 , мксб)P [T 2 ]1p [T 2 ]0.5025 35 45 T552 , мксРис. 2.38. Интегральные и дифференциальные функции распределениядлительностей второй полуволны для а) типа 1; б) типа 3.В Табл. 2.5 приведены параметры распределений.Табл. 2.5.
Основные параметры распределений Cl_177 10-07-2001 г.Тип 1Параметр ВидзаконаμσМат.формыраспределения|A1|, В/мЛогнормальный 0,789 0,521 2,52|A2|, В/мЛогнормальныйT1, мксНормальныйT2, мксЛогнормальный 4,52–0,54252,6ожиданиеМедиана Мода СКО2,201,681,410,660 0,720,580,380,544,952,652,652,64,90,56107,692,067,265,3Тип 3Параметр Видзаконаформыраспределения|A1|, В/мЛогнормальный|A2|, В/мЛогнормальныйT1, мксНормальныйT2, мксμ–σМат.ожиданиеМедиана Мода СКО0,603 0,810,670,470,530,665 0,990,790,510,747,340,440,440,47,3Логнормальный 3,661 0,119 39,238,938,44,70,395–0,23340,4В данном случае тип 1 описывает в основном внутриоблачные разряды,т.к. система SAFIR выдала единственный разряд на землю. Хотя, судя понекоторымзначениямамплитуд(больше846В/м)изгистограммыдлительностей первой полуволны, в данном грозовом очаге наблюдались ещеразряды облако-земля, не идентифицированные УКВ системой SAFIR.Тип 3 представляет, как и ранее, внутриоблачный разряд с малымиамплитудами и длительностями.
Следует заметить, что у внутриоблачныхразрядов этого типа длительность первой полуволны короче (порядка 20…40мкс),но,вследствиефильтрации,онаувеличиваетсядозначений,приведенных в таблице.2.3. Классификация форм атмосфериков СДВ диапазона по типамВработерассматриваетсяметодикаинекоторыерезультатыформирования усредненных типовых форм импульсов электромагнитногоизлучения сильноточных компонент молниевых вспышек в СДВ диапазоне.Жесткие ограничения на пространственное положение грозовых очагов приформировании базы данных анализируемых атмосфериков позволяетрассматривать полученные формы соответствующими второй производнойэквивалентного дипольного момента и использовать их в этом качестве вразличных приложениях, требующих проведения численных расчетоватмосфериков в произвольных условиях распространения [Кононов, Юсупов,2010].Импульсные сигналы, соответствующие излучению сильноточныхкомпонент молниевых вспышек, характеризуются чрезвычайно широкимчастотным спектром (от долей Гц до сотен МГц), большой изменчивостьюформ,значительнойизрезанностью,наложеннойнаихрегулярнуюсоставляющую (см., напр.
Рис. 2.24).Несмотрянамногообразиеволновыхформатмосфериков,представляется возможным провести их описание в рамках той или инойклассификации, первые достаточно обоснованные попытки которой былисделаны еще в работе [Taylor, 1963]. Однако в этой и ряде последующихработприводилисьлишьконкретныеобразцыосциллограмм,представляющих отдельные типы и оценки их некоторых параметров(крутизна переднего фронта, длительность и амплитуда первой полуволны).Статистические характеристики, определяющие изменчивость волновыхформ в целом, их взаимная коррелированность в пределах выделенных типов85или между ними не были исследованы. До последнего времени не потерялаактуальности и потребность в той или иной форме описания ЭМИмолниевых разрядов, пригодного для практического использования вразличных прикладных задачах.В настоящей работе производится классификация атмосфериков наоснове экспериментальных данных регистрации в ближней зоне придостаточно жестких ограничениях на пространственное расположение ихисточников (50…150 км от пункта регистрации) и временной интервалобработки каждого атмосферика (не превышающий 200 мкс от началасигнала).
Нижняя граница диапазона расстояний позволяет уменьшитьвлияние на форму сигнала индукционного и статического членов (вдипольном представлении электрической компоненты поля). В качествепримера на Рис. 2.39 представлены формы электрической компоненты полядиполя для разных расстояний. Как видно из этих иллюстраций, отличиерадиационного члена от полного поля с расстояний более 50 км отличаетсяне более чем на 10…15%.
Верхняя граница диапазона расстоянийминимизирует влияние трассы распространения. Рассмотрим строгоевыражение для Ez компоненты поля [Макаров, 1991]:eikr ⎛i1 ⎞Ez = k P / ( 2πε 0 )⎜ W ( sr ) + − 2 2 ⎟ ,r ⎝kr k r ⎠2где k =ωc, s = ikδ22, δ=1εm + iσωε 0, Z0 =μ0, W (sr ) – функцияε0ослабления, σ – проводимость земли.
В рассматриваемом СДВ диапазонедля расстояний меньше 200 км и проводимости земли σ > 10 −3 См/м (чтосправедливо для большинства регионов европейской части России) имеютместо неравенстваδ << 1 , sr << 1 ,функцию ослабления можно представить в виде разложения в ряд Тейлора()[]W (sr ) = 1 − δ 2 1 + i πsr e − sr − 2sr + ...и при данных условиях она отличается от единицы не более чем наединицы процентов.86Ez, отн.ед.EzEzСтатEzИндEzРадt, мкс10.500-0.5501001500.5005010015050100150EzEzСтатEzИндEzРадt, мкс10.50-0.5г)200-1Ez, отн.ед.200-1в)0-0.5EzEzСтатEzИндEzРадt, мкс1-0.50б)Ez, отн.ед.EzEzСтатEzИндEzРадt, мкс0.5200-1а)Ez, отн.ед.1050100150200-1Рис. 2.39. Вклад статического (мелкая пунктирная линия), индукционного(крупная пунктирная линия) и радиационного (сплошная линия) членов вобщее поле (жирная линия) при дипольном представлении поля длярасстояний: а) 10 км; б) 30 км; в) 50 км; г) 70 км.Искажение форм атмосфериков, связанных с наличием ионосферныхотражений, не превышает 20% (Рис.
2.40). Влияние этих отражений можноуменьшитьограничиваяпутемсглаживаниядлительностьформреализации.либополностьюПоследующееисключить,тиражированиевыделенных волновых форм в виде банков данных (о которых речь пойдетниже) для любых расстояний и условий распространения возможно путемпроведения необходимых численных расчетов.E, отн.ед.1.510.5а)1.5R = 150 км10100200300-1400E, отн.ед.R = 100 кмR = 150 км0.5t, мкс0-0.5R = 100 кмt, мкс0500-0.5б)0100200300400500-1Рис. 2.40. Влияние ионосферных отражений в а) дневных и б) ночныхусловиях распространения.87Решениеобсуждаемойзадачипрактическиневозможнобезпредварительной точной и надежной пространственно-временной селекциигрозовойактивностиспоследующимсоотнесениемрегистрируемыхволновых форм с выделенными грозовыми очагами.
Формирование грозовыхкластеров осуществлялось по методике пространственной кластеризации,приведенной выше.Данные регистрации атмосфериков, отобранные для последующейобработки, результаты которой обсуждаются в сообщении, соответствуютгрозовым дням 28-06-01 (Кл_10, Кл_51, Кл_121, Кл_262, Кл_298), 06-07-01(Кл_231), 10-07-01 (Кл_33, Кл_177), условные номера выделенных грозовыхкластеров приведены в скобках. Из множества (до нескольких десятков)кластеров, сформированных в приведенные даты в суточном цикле развитиягрозовой активности, были отобраны образцы, соответствующие разномутипу ее развития (фронтальный или внутримассовый), разному временисуток и, самое главное, указанному выше пространственному ограничению.На Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
