科研進(jìn)展
全脈沖識別的閃電干涉儀定位新方法大幅提高雷電觀(guān)測的精度和分辨率
雷電作為自然界中最為震撼的現象之一,涉及一系列復雜的物理和大氣科學(xué)問(wèn)題。它不僅對人類(lèi)社會(huì )造成火災、電力故障、通信中斷等直接威脅,還是觸發(fā)其它大氣現象和生態(tài)系統變化的關(guān)鍵因素。因此,對雷電的深入研究具有重要的科學(xué)和社會(huì )價(jià)值,科學(xué)家們一直在追求更高的精度以更深入理解這一復雜現象。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)西北研究院)平?jīng)鲫懨孢^(guò)程與災害天氣觀(guān)測研究站基于閃電甚高頻輻射信號的精準脈沖匹配和誤差修正,提出的全脈沖識別的閃電干涉儀定位方法為該領(lǐng)域研究帶來(lái)新突破。與傳統的“質(zhì)心”方法相比,全脈沖識別的新方法在雷電觀(guān)測的精度和分辨率方面取得顯著(zhù)提升。該方法能夠增加10~20倍的定位輻射源數量,對于特定的短時(shí)和快速變化的放電過(guò)程,甚至可以增加近100倍,從而能夠在納秒級時(shí)間分辨率上描繪閃電放電通道和分析微物理過(guò)程。該研究能夠更準確地研究雷電放電的觸發(fā)機制、雷電通道的結構以及與雷電相關(guān)的各種自然現象。
該成果以An improved method for analyzing broadband VHF interferometer lightning observations為題發(fā)表在遙感領(lǐng)域頂級學(xué)術(shù)期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。西北研究院范祥鵬副研究員為論文第一作者和通訊作者,美國新墨西哥科學(xué)技術(shù)研究所和復旦大學(xué)科研人員參與該項研究。該研究獲國家自然科學(xué)基金項目、中國博士后科學(xué)基金、甘肅省科技計劃和美國國家基金項目共同資助。
定位方法改進(jìn)前后得到的一次多回擊負地閃(CG001738)的二維圖像
(a) 傳統方法獲取的定位結果 (b) 本文方法獲取的定位結果
兩種定位方法獲取的CG001738三次直竄先導的定位結果對比,各圖中位于左側的圖像是傳統方法獲得的定位結果,準確疊加在閃電整體形態(tài)上的直竄先導為本文方法定位的結果
(a) DL-1沿著(zhù)第一個(gè)梯級先導形成的回擊通道發(fā)展 (b - c)DL-2和DL-3沿著(zhù)第二個(gè)梯級先導形成的回擊通道發(fā)展