连绵起伏山体对雷电电磁信号的影响研究

作     者：陈佳雯 王磊 王超 于振国 宁欣婷 黄诗叶 孔维奇 张翼驰 张其林 CHEN Jiawen;WANG Lei;WANG Chao;YU Zhenguo;NING Xinting;HUANG Shiye;KONG Weiqi;ZHANG Yichi;ZHANG Qilin

作者机构：南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明650217 云南电网有限责任公司昆明供电局昆明650011 

出 版 物：《电瓷避雷器》 (Insulators and Surge Arresters)

年 卷 期：2021年第3期

页      面：57-66页

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划(编号:2017YFC1501505) 配电网综合防雷体系研究与工程示范(编号:YNKJQQ00000274) 国家自然科学基金面上项目(编号:4775006,41575004)联合资助 

主　　题：雷电电磁场 二维时域有限差分法 连绵起伏山体 路径延长 

摘      要：连绵起伏的山体地形会对雷电电磁信号的强度和传播时间产生影响,进而影响到时间到达(time-of-arrival,TOA)雷电定位技术的准确性。本研究基于二维时域有限差分(two-dimensional finite-difference time-domain,2D FDTD)算法,对地闪回击电磁场在连绵山体地形的传播特征进行数值模拟,结果表明:1)连绵起伏山体的屏蔽作用和传播衰减对雷电信号强度的影响不可忽略。观测点附高山的静电屏蔽会引起垂直电场的显著削减。山体高度每增加500 m,山体传播衰减导致雷电信号的幅值平均下降约10%,不同观测点位置的衰减程度存在一定差异。2)连绵起伏的山体同时还会引起回击电磁场波形传播时间的变化。通过不同方法计算得到的到达时间结果存在较大差异,其中10%峰值、20%峰值以及最大导数点切线方法得到的结果相对接近。3)在2种路径延长的等效方法中,包络等效与上述3种计算方法得到的到达时间有很好的一致性,地表等效在山体较高时会对到达时间产生过高的估计。