特高頻雷達閃電回波訊號特性分析

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姓名

江健瑋(Chieng-Wei Chiang) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

特高頻雷達閃電回波訊號特性分析

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摘要(中)

本研究使用了中壢52MHz特高頻雷達站的干涉天線陣列，此陣列建立與民國101年，由5座八木天線排列而成的非對稱十字形天線陣列，提供干涉定位所需之5路接收信號；干涉定位必須利用目標物至不同天線間因傳播造成的路程差，進一步的推估出目標物在空間中的位置，本研究使用此干涉天線陣列觀測閃電，最後利用干涉方程式可將閃電在空間中的三維分布完整呈現。
可以知道閃電幾乎都是發生在下雨時，本研究比對了中壢特高頻雷達站與中大氣象雷達的資料，發現不同時段閃電發生的頻率與氣象雷達訊號強度有所關聯，進一步的利用統計方法比對兩者之關聯性。
比對中央氣象局所提供之氣象雷達回波圖與中壢VHF雷達所觀測之閃電事件分布，發現了閃電的位置會因為雷雨胞之飄移而移動，利用中壢VHF雷達與中大氣象雷達觀測閃電發生時的降水環境做分析，發現三個系統的飄移趨勢相似，進而利用多都卜勒雷達風場合成方法(WISSDOM)所得到之風場與閃電移動速度作比對後，兩者結果相差不遠。

摘要(英)

In this thesis, used the interferometry antenna array built at Chung-Li 52MHz VHF radar station, this array built in 2012,and the whole antenna array is asymmetrical cross array with 5 Yagi-antenna array. We can get the position of the lightning in space by the phase bias caused by propagation from lightning to the different antenna. Finally, the three - dimensional distribution of lightning in space can be fully presented by using the interferometry antenna equation.
Lightning usually occurs during rain, this study compares the data of Chung-Li VHF radar and C-POL radar, and finds that the frequency of lightning occurrence in different periods is related to the intensity of C-POL radar.
After comparing the data of CWB、Chung-Li VHF radar and C-POL radar, it was found that the location of the lightning would move due to the drift of the thunderstorm, after further comparing the wind field obtained by WISSDOM with the speed of the thunderstorm, the result are not far behind.

關鍵字(中)

★ 閃電分佈與風場關聯
★ 閃電與氣象雷達之關聯
★ 閃電
★ 雷達干涉法

關鍵字(英)

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xv
第一章前言 1
1.1 研究動機與文獻回顧 1
1.2 中壢VHF雷達系統簡介 2
1.3 中央大學都卜勒氣象雷達(C-POL)系統簡介 5
第二章閃電基礎理論 11
2.1 閃電成因 11
2.2 雷達回波相關理論介紹 14
2.3閃電回波雷達方程式 15
第三章閃電訊號篩選與定位方法 20
3.1 閃電訊號門檻制定 20
3.1.1 被動式訊號門檻制定 22
3.1.2 主動式訊號門檻制定 24
3.2 主動式閃電訊號偵測與三維定位 29
3.2.1 干涉天線陣列之干涉方程式推導 29
3.3 系統相位差校正 37
3.4 相位混淆處理 40
第四章主動式閃電訊號定位與氣象雷達訊號分析與整理 44
4.1 中壢VHF雷達參數設定 44
4.2 中壢VHF回波訊號資料介紹 46
4.3 閃電事件分析 46
4.3.1 雲間閃電事件 47
4.3.2 雲對地閃電事件 49
4.4 閃電事件與中央氣象局氣象雲圖比對 52
4.5 氣象雷達回波訊號整理 62
4.6 閃電訊號統計資料 64
第五章閃電定位結果與氣象雷達訊號之關係 69
5.1 閃電定位與C-POL雷達訊號比對 69
5.2 閃電定位與風場變化比對 78
5.3 閃電定位與氣象雷達訊號之關聯與討論 93
第六章結論與未來展望 102
6.1 結論 102
6.2 未來展望 104
參考文獻 106

參考文獻

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11. 韓劍，同相散射雷達觀測雲對地閃電與地面電場關聯性之研究，國立中央大學太空科學研究所，碩士論文，2015。
12. 鍾明哲，利用中壢特高頻雷達新干涉天線陣列觀測中氣層之風場，國立中央大學太空科學研究所，碩士論文，2013。
13. 楊國峰，電離層散塊E層不規則體結構與特性之研究，國立中央大學太空科學研究所，碩士論文，2008。
14. 鄧永霖，利用雷達觀測與反演變數改善模式定量降水預報之能力－2008 年西南氣流實驗IOP#8 個案分析，國立中央大學太空科學研究所，碩士論文，2016。

指導教授

朱延祥(Yen-Hsyang Chu)

審核日期

2018-7-23

推文