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地形地表的不规则起伏对雷电电磁场传输的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究地形地表的不规则起伏(简称粗糙地表)对雷电电磁场传播的影响,首先利用二维分形方法模拟了粗糙地表,然后利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法研究了粗糙地表对雷电电磁场传播的影响。结果表明,粗糙地表对地闪首次回击垂直电场的影响较小,但对继后回击存在明显的影响。随着粗糙度的增加,继后回击垂直电场峰值的衰减程度明显增加,且时域脉冲波形上升沿时间增大。如继后回击电磁场传播100 km,均方高为30 m的粗糙地表(电导率σ=0.1 S/m)引起时域电磁场波形上升沿时间额外增约1.5μs,电场峰值额外减小约12%,且其影响随着地面电导率的减小而增大。因此,在实际工作中应考虑复杂地形地表对闪电定位系统探测精度和效率的可能影响。 相似文献
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利用二维分形布朗运动（fBm）模式来分析分形粗糙地表对雷电产生的电磁场传输的影响。结果表明：（1）粗糙地表对雷电首次回击产生的垂直电场基本没有影响。对后续回击产生的垂直电场的幅值影响很小,但是随着粗糙度的增加波头的上升时间增大;（2）粗糙地表对首次回击产生的水平电场基本没有影响。对于后续回击,当观测距离较远,地表相对粗糙时,粗糙度引起的额外衰减对水平电场的影响很大;（3）无论是首次回击还是后续回击,地表粗糙引起的额外衰减对水平磁场基本没有影响;（4）粗糙度引起的额外衰减对电导率小的地表影响很小。 相似文献
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为深入研究土壤类型和土壤湿度对雷电电磁场传播效应的影响, 首次将工程勘察领域研究得出的土壤湿度和电导率计算关系应用到雷电电磁场模拟计算中。基于Heidler雷电通道基电流函数模型和MTLL回击模型, 在Mur一阶边界条件下, 利用2D-FDTD计算粘土、粉土和砂土这三种具有代表性土壤在不同土壤湿度和观测距离下的雷电电磁场。研究结果表明: 相比于粉土和砂土, 雷电电磁场沿粘土地表传播过程中产生的水平电场更容易受土壤湿度的影响, 特别是土壤湿度较低时, 即土壤湿度从5%到6%变化过程中, 水平电场峰值的波动幅度达39.86%;当土壤类型为粘土时, 水平电场Er、垂直电场Ez和磁场Hφ受土壤湿度影响等级为Ez > Hφ; 随着闪电电磁辐射传播距离和土壤湿度的增大, 场幅值减小, 波形的波头上升沿时间变慢。研究结果为准确评估和量化不同土壤类型和土壤湿度对雷电电磁场传播的影响以及优化闪电站网定位提供了重要的科学依据。 相似文献
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基于三维时域有限差分数值算法（3D-FDTD）建立了雷击高建筑物电磁场传播模型,研究了负地闪击中不同高度建筑物时回击垂直电场、角向磁场以及水平电场沿地表的传播规律。模拟结果表明:建筑物的高度对雷电电场峰值的影响显著,如当建筑物高度从100 m增加至600 m时,在距离d=100 m位置的垂直电场峰值减小了63%,水平电场正极性峰值的增加比例为84%、负极性峰值的绝对值增加比例高达130%;观测位置不变时,角向磁场峰值和水平电场正极性峰值均会随着建筑物高度的增加而增大;对于距离d=100 m,300 m时,垂直电场的峰值随着建筑物高度的增加而减小,而d=500 m时,垂直电场峰值随着建筑物高度的增加呈现出先增大后减小的趋势;此外,建筑物高度会影响垂直电场峰值对距离的敏感程度,建筑物越低（高）,相应的垂直电场峰值随着观测距离增大衰减越快（慢）。该文研究结果能够为现代化城市中高建筑物附近线缆、室外设备等的雷电防护方案设计提供参考。 相似文献
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雷电水平电场是计算电力架空线雷电感应过电压的重要参数,为了准确获得该参数值,本文利用时域有限差分方法(FDTD)对不同地面电导率情况以及距雷电回击通道不同距离处的雷电水平电场进行了计算和分析,结果表明:(1)地面电导率均匀情况下,地面电导率越大,计算距离越近,雷电水平电场波形愈加接近模式输入的电流波形,这与雷电水平电场中的辐射场分量较小有关,而增大地面电导率或者增加计算距离都会导致计算结果变小甚至波形出现双极性的特征;(2)地面电导率水平分层情况下,计算得到的雷电水平电场受上层土壤的电导率影响更大,但是下层不同电导率的土壤一定程度上改变了土壤整体的等效电导率,使得计算结果与均匀电导率情况下有所差别。 相似文献
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基于三维近地面闪电先导发展随机模式,通过改变先导初始电位和建筑物几何特性,分析各种情况下的侧击雷电发生概率,探讨侧击雷电产生原因及影响因素。结果发现:建筑物尖端电场畸变值是影响侧击雷电产生的重要参量,当下行先导靠近建筑物且传播位置低于建筑物的高度时,建筑侧面电场畸变值达到触发阈值,侧击雷电易产生;下行先导的初始电位以及建筑物几何特性（高度和宽度）是影响侧击雷电发生概率的重要因素,当下行先导初始电位在-9~-3 MV范围内,侧击雷电发生概率呈先增加后降低的趋势,当初始电位为-4.5 MV时,侧击雷电的发生概率达到峰值;当建筑物高度在50~150 m范围内,侧击雷电发生概率随着高度增加呈先增加后减少的趋势;当建筑物高度为100 m时,侧击雷电发生概率达到峰值;当建筑物宽度在30~70 m范围内,侧击雷电发生概率随建筑物宽度呈递减趋势;当建筑物宽度为30 m时,侧击雷电的发生概率达到峰值。 相似文献
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地表空气动力学粗糙度是研究水平非均匀条件下陆面过程的基础,文中对黑河试验区各不同下垫面上地表空气动力学粗糙度进行了估算和分析,分别得到了地表空气动力学粗糙度ｚ０ｍ的有效值和局地值,发现各不同典型下垫面的局地ｚ０ｍ值明显不同,尤其在有作物存在时,绿洲的局地ｚ０ｍ值比沙漠、戈壁的值明显要大;而对同一测站,有效空气动力学粗糙度比局地空气动力学粗糙度值明显要大,运用应力分解理论对这种差异进行了解释,认为有效空气动力学粗糙度与复合表面的总应力有关,其代表了较大水平尺度内的表面和较高障碍物的综合作用,当涉及对陆表通量参数化问题时,必须首先确定水平尺度及相应的地表粗糙度参数 相似文献
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基于2015—2017年6—8月鄱阳湖周边共340个气象站的逐小时气温观测资料和NASA MERRA再分析资料,应用经验正交函数分解(EOF)和热量方程诊断方法,分析了鄱阳湖地区夏季气温的日变化特征及其形成原因。结果表明:受非绝热加热影响(包括地表感热和地表向上的长波辐射),EOF第一特征向量反映鄱阳湖区与周围陆地的气温呈同相变化。04—17时,湖区和周围陆地气温逐渐升高,湖区滞后于周围陆地,湖区为冷源;17时—次日04时,湖区和周围陆地气温逐渐降低,湖区同样滞后于周围陆地,湖区为热源。受热扩散影响,EOF第二特征向量反映鄱阳湖区与周围陆地的气温呈反相变化,因湖区和周围陆地气温分布不均匀,22时—次日11时,湖体表面大气热量向周围陆地表面大气扩散,湖体表面气温降低,陆地表面气温升高;11—22时,反之。因此,鄱阳湖水体的存在对毗邻地区的气温产生影响,在一定程度上改变了局地气候。 相似文献
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宁波地区海-陆下垫面差异对雷暴过程影响的数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
利用耦合Noah陆面过程的WRF模式对2009年6月5日傍晚发生在宁波地区的一次雷暴过程进行数值模拟,通过改变下垫面覆盖类型的敏感性试验,探讨了海洋和陆地下垫面对雷暴过程的影响。结果表明,WRF模式能够较合理地模拟出雷暴的发生、发展过程。雷暴发生前期,由于海-陆强烈的热力差异,海风特征明显,海风引起的抬升运动触发了雷暴,海风形成的强辐合区对应雷暴过程累积降水量的大值区。当研究区域全部被替换成陆地后,地表的粗糙度增大,在研究区域东部由于摩擦辐合加强,产生了强烈的上升运动,多个发展旺盛的对流单体在上升运动区生成,使雷暴产生的降水区域东扩、降水量增大、雷暴维持时间延长。当研究区域所有陆地被替换成水体后,白天地表通量减小,大气边界层中湍流运动减弱,边界层高度降低,大气层结变得稳定,不利于对流发展。 相似文献
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We present a numerical simulation of drag partition over rough surfaces. A computational fluid dynamics model is applied with high resolution to simulatingturbulent flows over arrays of roughness elements positioned on asmooth surface. The skin drag on the surface and the pressure drag on the roughnesselements are computed. The simulated drag partition compares well with wind-tunnelmeasurements and theoretical estimates for similar rough surfaces. This confirms that the computational approach offers an alternative to wind-tunnel and field experiments in studying drag and drag partition. The model is then applied to studying drag partition over rough surfaces with various roughness configurations. It is shown that drag partition depends not only on the magnitude of the roughness frontal area but also on the sizes and arrangement of roughness elements, because (1) the pressure drag coefficient is sensitive to roughness-element dimensions and (2) the arragement of roughness elements lead to different interferences of turbulent wakes. The impact ofthe latter factor is not insignificant. 相似文献
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Ocean-circulation model of the carbon cycle 总被引：8，自引：0，他引：8
A three-dimensional model of the natural carbon cycle in the oceans is described. The model is an extension of the inorganic ocean-circulation carbon cycle model of Maier-Reimer and Hasselmann (1987) to include the effect of the ocean biota. It is based on a dynamic, general circulation model of the world oceans. Chemical species important to the carbon cycle are advected by the current field of the general circulation model. Mixing occurs through numerical diffusivity (related to finite box size), a small explicit horizontal diffusivity, and a convective adjustment. An atmospheric box exchanges CO2 with the surface ocean. There is no land biota provided in the present version of the model. The effect of the ocean biota on ocean chemistry is represented in a simple way and model distributions of chemical species are compared with distributions observed during the GEOSECS and other expeditions.
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1.IntroductionSea---landbreezesaremesoscale,secondarycirculationsforcedbythermalgradients,andtypicallyoccurunderconditionsofweakprevailingbackgroundwinds.Inthedaytime,theland,withasmallerheatcapacity,heatsupmorethanthesea.Asaresult,theairabovetheland... 相似文献
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The three-dimensional wind velocity and dynamic pressure for stationary tornado-like vortices that developed over ground of different roughness categories were investigated to clarify the effects of ground roughness. Measurements were performed for various roughness categories and two swirl ratios. Variations of the vertical and horizontal distributions of velocity and pressure with roughness are presented, with the results showing that the tangential, radial, and axial velocity components increase inside the vortex core near the ground under rough surface conditions. Meanwhile, clearly decreased tangential components are found outside the core radius at low elevations. The high axial velocity inside the vortex core over rough ground surface indicates that roughness produces an effect similar to a reduced swirl ratio. In addition, the pressure drop accompanying a tornado is more significant at elevations closer to the ground under rough compared with smooth surface conditions. We show that the variations of the flow characteristics with roughness are dependent on the vortex-generating mechanism, indicating the need for appropriate modelling of tornado-like vortices. 相似文献
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Wind profile and eddy-correlation data obtained at two sites on a melting glacier surface in Iceland during the summer of 1996 are presented. Throughout the experiment the surface roughness increased rapidly from smooth to very rough, with the largest roughness element height obtained being about 1.7 m. In a layer close to the rough surface we find that the wind speed profiles were disturbed showing horizontal inhomogeneities as in a roughness sublayer. Its height was approximately two times the height of the main roughness elements (h) at both sites throughout the experiment. From the wind profiles and eddy-correlation data we calculated corrections for the displaced zero plane as a function of time and compared these with results obtained from a drag partitioning model. In general, the agreement was reasonable considering the ranges of uncertainty but the results indicate that the increasing horizontal anisotropy of the surface probably limits the use of the model. The values obtained for the roughness lengths are in good agreement with those calculated from a simple linear model, i.e., z0/h = 0.5 with the frontal area index. Above the roughness sublayer the wind profiles, normalised standard deviations of wind speed, and the balance of the turbulence kinetic energy budget behaved as over an ideal homogeneous surface thereby confirming similarity of the flow. 相似文献
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采用有限电导率下的时域有限差分（FDTD）方法,分析了建筑物对地闪回击电磁环境的影响.结果发现建筑物对回击电场的影响较为明显,对磁场影响较小,建筑物高度hb=50 m时对磁场的影响不大于10%.建筑物顶部电场受自身高度的影响较大,屋顶中部的垂直电场随建筑物高度的增加而增大,水平电场随建筑物高度的增加而减小.建筑物高度为20、50和100 m时,屋顶中部的垂直电场分别约为地面处的1.3、1.7和2倍,水平电场约为地面处的0.9、0.8和0.7.电导率分别取0.001和0.1 s/m时对比发现,地表处的水平电场受电导率的影响较大,电导率越大,地表处水平电场的幅值越小,此时建筑物的存在对其影响不明显.地表以上一定高度处的水平电场则受观测点位置和建筑物的影响更加明显. 相似文献