北京地区雷电物理特征及闪电识别方法研究

• 作 者: 张伟伟
• 机 构: 北京信息科技大学
• 出 处: 北京信息科技大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 雷电物理特征 闪电识别 放电特性 云地闪电 辐射场特征

为了探讨雷暴闪电放电特性，本文选取了2008年与2009年夏季北京地区野外观测实验期间多次雷暴过程的闪电资料，对北京地区的雷电物理特征进行了统计分析，同时为了满足高效准确的区分不同类型闪电需要，进行了云地闪电地自动识别技术研究。　　1.利用2008-2009年快、慢天线雷电电场变化仪得到的资料对北京地区的雷电物理特征进行了分析。结果表明，每次地闪回击数频率分布和回击间的时间间隔都呈现出明显的正态分布特征。单次回击地闪的比例高达45％，平均地闪回击次数为3次，观测到的最大回击数为15次。相邻两次回击间隔时间在40ms和110ms出现峰值，观测到的最短回击间隔为2.2ms。373例继后回击与首次回击强度之比平均为0.65，有13％的地闪过程有至少一次的继后回击强于首次回击。若继后回击幅度较强，通常会伴随有较长的回击间隔。并利用所获得的一次地闪资料，结合先导和回击模型估算得出，2009年8月1日一次闪电回击过程所中和的电荷量为0.16C。根据2008年9月7日一次雷暴过程的地面电场特，征分析，北京地区雷暴云电荷结构呈现三极性。　　2.以地闪回击的辐射场特征为基础，对地闪回击的判别标准进行了分析，利用模式识别的基本方法，对回击波形的识别技术进行了研究。利用二叉决策树分类器，在各个结点上选取不同的特征并确定决策规则，通过编程实现了数据处理、特征提取和分类识别，最终实现了地闪回击波形的自动识别功能，并对识别软件进行了界面设计。另外，根据闪电的区域性特征，分别对北京和青藏高原地区地闪识别程序的判别标准进行了分类，并实现了不同地区闪电的自动识别。经过初步验证，识别地闪回击的准确率可达90％。