Научная статья на тему 'Сравнение измерений нескольких систем регистрации молниевых радиоимпульсов'

Сравнение измерений нескольких систем регистрации молниевых радиоимпульсов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
428
85
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГРОЗОПЕЛЕНГАЦИЯ / АТМОСФЕРИК / МОЛНИЯ / ГРОЗОВОЙ РАЗРЯД / ЯКУТИЯ / ГРОЗОПЕЛЕНГАТОР / WWLLN / BOLTEK / ГРОЗА / ОНЧ-ИЗЛУЧЕНИЕ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Тарабукина Лена Дмитриевна, Козлов Владимир Ильич

Долгосрочные инструментальные наблюдения за грозовой активностью вносят существенный вклад в изучение формирования грозовых облаков, феномена молниевого разряда и других проявлений глобальной электрической цепи. Современные региональные исследования гроз в Якутии ведутся с помощью нескольких систем регистрации очень низкочастотных импульсов молниевого происхождения. Приборы сконструированы так: штыревая антенна подключена через усилительный тракт и аналогово-цифровой преобразователь к ноутбуку, имеют заводскую поверку. Благодаря накопленному архиву есть возможность проанализировать качество измерений разных приборов в целях дальнейшей корректировки либо результатов, либо настроек инструментария. Грозопеленгатор разработки ИКФИА СО РАН работает с 1990-х гг. примерно в 27 км от г. Якутска в свободном от сильных технических шумов месте. Радиус детектирования грозопеленгатора оценивается в 1200 м летом. Детектор «StormTracker» фирмы Boltek установлен в г. Якутске в 2009 г. и имеет заявленный изготовителем радиус детектирования до 480 км. Детектор «LD-250» этой же фирмы установлен в 2013 г. недалеко от с. Октемцы и имеет такой же заявленный радиус до 480 км. С 2009 г. однотипный пункт с рассмотренными выше детекторами был включен в мировую сеть грозолокации, WWLLN. В связи с изменением амплитудного порога и временными техническими перебоями сезонные вариации по данным грозопеленгатора ИКФИА имеют низкую репрезентативность, однако значительное отличие от вариаций суммарного за лето числа грозовых разрядов по системе WWLLN проявляется только в 2010 г., когда в данных грозопеленгатора ИКФИА имеются длительные прерывания регистрации. Ежегодные изменения суммарного за летний сезон количества грозовых разрядов показывают хорошее соответствие для данных детекторов ИКФИА и WWLLN. Лучшее соответствие грозовых дней показали измерения детекторов меньшего радиуса. В целом вариации числа грозовых разрядов за сутки по всем приборам показывают взаимное соответствие в не менее 50 % случаев. Инструментальный комплекс детектирования грозовых явлений ИКФИА СО РАН устанавливает наличие и направление на все произошедшие грозы с достаточной точностью. Однако требуется дальнейшее выявление причин взаимного несоответствия показаний всех приборов и оценка допущений по времени и расстоянию между определяемыми детекторами координатами удара молнии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Тарабукина Лена Дмитриевна, Козлов Владимир Ильич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Comparison of measurements by several lightning radiopulses detectors

Long-term instrumental observations of lightning activity make significant contribution to study of thundercloud forming process, lightning discharge phenomenon and other global electric circuit processes. Current regional lightning activity research in Yakutia is conducted by several systems of lightning-produced very low frequency pulses detection. All detectors have same following design as a base a whip antenna connected through an amplifier and analog to digital converter to the laptop. All instruments have factory calibration. Due to collected archive it is possible to analyze the quality of different detectors to adjust either obtained results or devise settings. The lightning direction finder constructed by the ShICRA SB RAS has been working since the 1990s and is distanced about 27 km from Yakutsk. The place is free of strong technical noise. The locator's range is estimated to reach 1200 m in summer. The Stormtracker detector (Boltek Co.) was installed in Yakutsk in 2009. The effective detection range declared by the manufacturer is up to 480 km. Detector “LD-250” of the same company was installed in 2013 near Oktemtsy village. It also has a declared radius of up to 480 km. Since 2009, the detector constructed similar to the above-mentioned detectors has been included in the World wide lightning location network, WWLLN. Due to a change in an amplitude threshold and temporary technical interruptions, the seasonal variations according to the data of the ShICRA's locator have a low representativeness, but a significant difference from the variations in total number of lightning discharges detected by the WWLLN during summer is not relevant only in 2010, when there were long interruptions of data recording by the ShICRA's locator. The annual changes in the total number of lightning discharges during the summer season have good agreement for the data of the ShICRA and WWLLN detectors. The measurements by detectors of smaller radius had the best correspondence of days with thunderstorm. The variations in the daily number of lightning discharges detected by all instruments had an agreement at least in 50 % of cases. The ShICRA SB RAS instrumental complex for detecting lightning phenomena reveals presence and direction of all thunderstorms that have occurred with sufficient accuracy. The further identification of reasons for the discrepancy among the measures of all devices and the estimation of inaccuracy in time and distance of the lightning coordinates defined by detectors are required.

Текст научной работы на тему «Сравнение измерений нескольких систем регистрации молниевых радиоимпульсов»

УДК 53.08

Л. Д. Тарабукина, В. И. Козлов

Сравнение измерений нескольких систем регистрации молниевых радиоимпульсов

ИКФИА СО РАН, г. Якутск, Россия

Аннотация. Долгосрочные инструментальные наблюдения за грозовой активностью вносят существенный вклад в изучение формирования грозовых облаков, феномена молниевого разряда и других проявлений глобальной электрической цепи. Современные региональные исследования гроз в Якутии ведутся с помощью нескольких систем регистрации очень низкочастотных импульсов молниевого происхождения. Приборы сконструированы так: штыревая антенна подключена через усилительный тракт и аналогово-цифровой преобразователь к ноутбуку, имеют заводскую поверку. Благодаря накопленному архиву есть возможность проанализировать качество измерений разных приборов в целях дальнейшей корректировки либо результатов, либо настроек инструментария. Грозопеленгатор разработки ИКФИА СО РАН работает с 1990-х гг. примерно в 27 км от г. Якутска в свободном от сильных технических шумов месте. Радиус детектирования грозопеленгатора оценивается в 1200 м летом. Детектор «^огтТгаскег» фирмы ВоЙек установлен в г. Якутске в 2009 г. и имеет заявленный изготовителем радиус детектирования до 480 км. Детектор «LD-250» этой же фирмы установлен в 2013 г. недалеко от с. Октемцы и имеет такой же заявленный радиус до 480 км. С 2009 г. однотипный пункт с рассмотренными выше детекторами был включен в мировую сеть грозолокации, WWLLN. В связи с изменением амплитудного порога и временными техническими перебоями сезонные вариации по данным грозопеленгатора ИКФИА имеют низкую репрезентативность, однако значительное отличие от вариаций суммарного за лето числа грозовых разрядов по системе WWLLN проявляется только в 2010 г., когда в данных грозопеленгатора ИКФИА имеются длительные прерывания регистрации. Ежегодные изменения суммарного за летний сезон количества грозовых разрядов показывают хорошее соответствие для данных детекторов ИКФИА и WWLLN. Лучшее соответствие грозовых дней показали измерения детекторов меньшего радиуса. В целом вариации числа грозовых разрядов за сутки по всем приборам показывают взаимное соответствие в не менее 50 % случаев. Инструментальный комплекс детектирования грозовых явлений ИКФИА СО РАН устанавливает наличие и направление на все произошедшие грозы с достаточной точностью. Однако требуется дальнейшее выявление причин взаимного несоответствия показаний всех приборов и оценка допущений по времени и расстоянию между определяемыми детекторами координатами удара молнии.

ТАРАБУКИНА Лена Дмитриевна - м. н. с. лаборатории радиоизлучения ионосферы и магнитосферы ИКФИА СО РАН.

E-mail: tarabukina@ikfia.ysn.ru

TARABUKINA Lena Dmitrievna - Junior Research Associate, Laboratory of Radio Emissions of Ionosphere and Magnetosphere, ShICRA SB RAS.

КОЗЛОВ Владимир Ильич - к. ф.-м. н., в. н. с. лаборатории радиоизлучения ионосферы и магнитосферы ИКФИА СО РАН.

E-mail: vkozlov@ikfia.ysn.ru

KOZLOV Vladimir Ilich - Senior Research Associate, Laboratory of Radio Emissions of Ionosphere and Magnetosphere, ShICRA SB RAS.

Ключевые слова: грозопеленгация, атмосферик, молния, грозовой разряд, Якутия, грозопелен-гатор, WWLLN, Boltek, гроза, ОНЧ-излучение.

Работа выполнена частично при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации бюджетной темы 11.16.2.1. (номер госрегистрации № АААА-А17-117021450059-3), Программы комплексных научных исследований в Республике Саха (Якутия), направленных на развитие её производительных сил и социальной сферы на 2016-2020 годы и РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00215 мол а.

DOI 10.25587/SVFU.2018.64.12155

L. D. Tarabukina, V. I. Kozlov

Comparison of measurements by several lightning radiopulses detectors

ShICRA SB RAS, Yakutsk, Russia

Abstract. Long-term instrumental observations of lightning activity make significant contribution to study of thundercloud forming process, lightning discharge phenomenon and other global electric circuit processes. Current regional lightning activity research in Yakutia is conducted by several systems of lightning-produced very low frequency pulses detection. All detectors have same following design as a base - a whip antenna connected through an amplifier and analog to digital converter to the laptop. All instruments have factory calibration. Due to collected archive it is possible to analyze the quality of different detectors to adjust either obtained results or devise settings. The lightning direction finder constructed by the ShICRA SB RAS has been working since the 1990s and is distanced about 27 km from Yakutsk. The place is free of strong technical noise. The locator's range is estimated to reach 1200 m in summer. The Stormtracker detector (Boltek Co.) was installed in Yakutsk in 2009. The effective detection range declared by the manufacturer is up to 480 km. Detector "LD-250" of the same company was installed in 2013 near Oktemtsy village. It also has a declared radius of up to 480 km. Since 2009, the detector constructed similar to the above-mentioned detectors has been included in the World wide lightning location network, WWLLN. Due to a change in an amplitude threshold and temporary technical interruptions, the seasonal variations according to the data of the ShICRA's locator have a low representativeness, but a significant difference from the variations in total number of lightning discharges detected by the WWLLN during summer is not relevant only in 2010, when there were long interruptions of data recording by the ShICRA's locator. The annual changes in the total number of lightning discharges during the summer season have good agreement for the data of the ShICRA and WWLLN detectors. The measurements by detectors of smaller radius had the best correspondence of days with thunderstorm. The variations in the daily number of lightning discharges detected by all instruments had an agreement at least in 50 % of cases. The ShICRA SB RAS instrumental complex for detecting lightning phenomena reveals presence and direction of all thunderstorms that have occurred with sufficient accuracy. The further identification of reasons for the discrepancy among the measures of all devices and the estimation of inaccuracy in time and distance of the lightning coordinates defined by detectors are required.

Keywords: lightning detection, sferic, lightning, lightning discharge, Yakutia, lightning detector, WWLLN, Boltek, thunderstorm, VLF radiation.

The study is partially supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation and by Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Project 11.16.2.1, registration number AAAA-A17-117021450059-3), the Program of complex scientific research in the Republic of Sakha (Yakutia) aimed at the development of its productive forces and social sphere in 2016-2020 and RFBR according to the research project № 18-35-00215 mola.

Введение

Механизм формирования грозовых облаков и молниевой активности остается предметом современных научных дискуссий. Немаловажную роль в этом вопросе играют долгосрочные наблюдения и синоптический анализ [1, 2]. С появлением и развитием доступных технологий инструментального наблюдения с определением количества и локализации грозовых разрядов исследования гроз приобрели актуальность во многих регионах мира: от тропиков (Бразилия [3], Южный Китай [4], Индия [5], Малайзия [6]) до северных широт (Аляска [7], Канада [8], Швеция [9]). Наиболее доступным и точным методом локализации грозовых разрядов является детектирование радиоизлучения молний в очень низкочастотном (ОНЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах. Такие системы позволяют относительно доступным методом проводить оперативное и долговременное дистанционное зондирование грозовой активности [10]. В зависимости от целей исследований или нужд потребителя радиотехнические системы разнятся по характеристикам: с одним приемным пунктом и разной дальностью детектирования, с большим количеством приемных пунктов низкой или высокой плотности расположения, с дополнительными датчиками высокочастотного диапазона и т. п. За последнее двадцатилетие радиотехнические системы распространились в мире повсеместно. На данный момент наиболее высокой эффективностью детектирования (по заявлению производителей до 98 %) и широким охватом территорий обладает многопунктовая радиотехническая система NLDN (компании Vaisala) в США [11], включающая в себя около сотни станций. Многопунктовые системы присутствуют в основном в отдельных районах европейской части России. На остальной территории действуют в основном однопунктовые системы, осуществляющие региональные наблюдения за грозовой деятельностью в Республике Саха (Якутия) [12], Томской области [13], Камчатском крае [14], Республике Бурятия [15].

Однопунктовые системы регистрации разной дальности имеют технические ограничения при локализации грозовых разрядов на относительно ближнем расстоянии. Система разработки ИКФИА в силу особенностей конструкции антенны и методики может иметь достаточно высокую ошибку пеленгации [12]. Многопунктовая система регистрации малой плотности размещения станций не имеет значительных ограничений определения места удара молнии, однако регистрирует относительно малую часть молниевых разрядов [16]. Все используемые в работе приборы прошли заводскую поверку, однако сложно сравнить их показания с более точными системами грозолокации из-за отсутствия последних (современные спутниковые измерения имеют либо ограничения по широте, либо закрытый доступ к данным). В целях проведения многолетних комплексных инструментальных наблюдений в данной работе поставлена задача произвести сравнение показаний используемых приборов по накопленному архиву.

Инструментальная база

Однопунктовый грозопеленгатор «StormTracker» фирмы Boltek Corporation установлен в г. Якутске и имеет заявленный производителем радиус действия 480 км (300 миль). Однако в силу особенностей распространения молниевых импульсов, в основном из-за амплитудного порога принимаемых радиосигналов, минимальное расстояние регистрации было принято равным ~ 60 км от места установки. Устройство со временем не видоизменялось, программное обеспечение было обновлено в 2012 г. Анализ спектра радиосигнала происходит в автоматическом режиме по следующим параметрам:

• время регистрации сигнала - дата, час, минуты, секунды, микросекунды;

• пространственное распределение - азимут, расстояние;

• тип молниевого разряда (облако -земля, вну триоблачный / межоблачный, лидер, компактный межоблачный разряд и шум);

• полярность (отрицательная, положительная, не определена);

• амплитуда (относительные единицы);

• длина волны (относительные единицы).

Данные классифицировались по типу разряда, по наличию ошибки прибора в определении длины волны или пространственного распределения. Анализ проводился для разрядов с полным набором параметров. Данные грозового разряда отбрасывались при невыполнении условий для определяемых прибором расстояний и полярностей: для расстояний более 480 км и менее 30 км, для неопределенной полярности. Для построения суточного хода проводилась нормировка к максимальному за сутки числу разрядов за час. Географические координаты рассчитывались при постобработке в грубом приближении Земли в качестве сферы. Прибор детектирует именно грозовые разряды и не всегда объединяет их в многокомпонентные молнии, которые могут содержать несколько грозовых разрядов (до десятка, в среднем от 2 до 4 разрядов [17]).

Второй однопунктовый грозопеленгатор LD-250 фирмы Boltek Corporation является ОНЧ-детектором той же заявленной дальности - до 480 км (300 миль). Грозопеленгатор детектирует в основном достаточно мощные грозовые разряды, иногда также детектируя вторые разряды многокомпонентных молний. Выходные данные совпадают по представлению с параметрами, устанавливаемыми по StormTracker, однако LD-250 не определяет тип грозового разряда. Детектор находится на удалении почти 50 км от г. Якутска в местности недалеко от с. Октемцы. Непрерывная регистрация продолжается с июля 2014 г. Географические координаты места удара молнии рассчитываются при постобработке так же, как и для прибора StormTracker.

Разработанный однопунктовый грозопеленгатор ИКФИА СО РАН установлен в местности, свободной от технологических шумов, удаленной на расстоянии около 30 км от г. Якутска. Антенная система представляет собой комплекс из штыревой антенны, приподнятой над землей на несколько метров, и двух скрещенных рамочных антенн, ориентированных на север-юг и восток-запад. Подробная методика определения расстояния и пеленга приведена в монографии [12]. Дальность до зарегистрированного сигнала молнии ограничена до 1200 км летом, а также не регистрируются близкие к месту установки (до 200 км) разряды. Данный грозопеленгатор используется для нескольких задач, поэтому каждую смену сезона (лето-зима) происходит изменение режима приема по амплитудному порогу, связанному с вычислением расстояния удара молнии. Такое переключение производилось неравномерно по датам, а также в некоторые дни происходило экстренное отключение электроэнергии, что обусловило низкую репрезентативность получаемого ряда данных. Разделяются положительные и отрицательные разряды, а также наземные и межоблачные. Первичная обработка не объединяет разряды в многокомпонентные молнии, т. е. производится регистрация только отдельных грозовых разрядов, сигналы которых превышают определенный амплитудный порог.

В работе дополнительно использованы данные всемирной сети грозолокации World Wide Lightning Location Network (WWLLN), которая включает в себя более 60 станций, размещенных по всему миру. Одна из станций сети WWLLN установлена в г. Якутске и действует с 2009 г. Работа системы основана на анализе разностей времени прихода сигнала молнии до как минимум 5 ближайших станций [16]. Синхронизация сигналов производится с помощью GPS. Технология приемного пункта в г. Якутске подробно описана в [18]. Система детектирует молнии типа облако-земля (ОЗ) и облако-облако (межоблачные/внутриоблачные) (ОО) без предоставления информации о типе молнии в выходных данных. Однако из-за низкочастотного диапазона приемного устройства (6-22 кГц) чаще регистрируются более мощные импульсы грозовых разрядов типа облако-земля, максимум спектральной плотности сигналов которых приходится на этот диапазон. Количество станций возрастало с 2009 г. Эффективность детектирования системы зависит от тока молнии и в 2010-2012 гг. в среднем оценивалась равной 11-15 %,

в) г)

Рис. 1. Пример карт распределения суммарного за 2016 г. числа грозовых разрядов с разрешением 0,25х0,25 градусов долготы и широты по данным: а) LD-250; б) StormTracker; в) грозопеленгатора ИКФИА; г) WWLLN

при этом эффективность детектирования разрядов с током более 40 кА (что составляет преимущественную часть ОЗ молний) возрастает до 25 % [19, 20].

Рассматриваемый период - с 2009 по 2016 гг. Вариации и пространственное распределение количества грозовых разрядов, определяемое по всем приборам, рассматривались за сутки, месяц и полный летний период с 1 июня по 31 августа, когда грозовая активность проявляется почти на всей рассматриваемой территории. Карты плотности грозовых разрядов рассчитывались по количеству зарегистрированных системой молний с пространственным разрешением 0,25 на 0,25 градусов по географическим широте и долготе, соотнесенным с площадью данного участка, вычисленного по сферическому представлению Земли. При сравнении с расчетами в приближении по геоиду флуктуация составила не больше 1 %.

Анализ результатов регистрации за летние сезоны 2009-2017 гг.

Показания суммарно за летний сезон

Первоначальное сравнение производилось визуально на основе пространственных карт суммарного за летний сезон числа грозовых разрядов по территории Якутии (рис. 1). Так как эффективность детектирования всех приборов отличается, то и максимальное число разрядов будет разным для всех карт. При сравнении с картой, построенной по данным WWLLN, выявляется, что грозопеленгатор ИКФИА хорошо определяет направление на грозовой очаг и позволяет отличать их друг от друга по интенсивности (рис. 1в). Расстояние до центра грозового очага также достаточно хорошо определяется,

6000000 5000000 -^ 4000000 -3000000 н 2000000 -J 1000000

Г 350000 140000 -г

- 300000 120000 -

- 250000 2 100000 -

- 200000 fcJ 80000 -

- 150000 | 60000 -

- 100000 2 40000 *

- 50000 20000 -

14000 13000 12000 _ 11000 й 10000 с 9000 в 8000 21 7000 6000

2009

2017

2009 2011

2013 Год

2015 2017

-ИКФИА -A-WWLLN

а)

-A-WWLLN

• Storm tracker б)

Рис. 2. Многолетние вариации суммарного за лето числа молний в радиусе от г. Якутска: а) до 1200 км; б) до 480 км

-LD-250

однако происходит сильный разброс дальности, что, например, заметно в северо-восточном и северо-западном направлениях. Подобная локация грозовых разрядов характерна для любого однопунктового грозопеленгатора. Таким же образом высокий разброс по расстоянию происходит в показаниях приборов StormTracker и LD-250. Грозопеленгатор LD-250 имеет количественную оценку числа молний гораздо ниже относительно показаний StormTracker, а также ниже по сравнению с WWLLN. Однако пространственное распределение в 2016 г. хорошо отобразило особенность молний ударять чаще в пойменную часть территории. StormTracker явно завышает количество грозовых разрядов (даже с учетом повторных разрядов в многокомпонентных молниях) на ближних к установке расстояниях (почти до 150 км).

Грозовая активность в виде суммарного за сезон количества грозовых разрядов показывает хорошую корреляцию между вариациями показаний разных приборов. Корреляционный коэффициент вариаций по данным WWLLN (территория радиусом 1200 км от расположения радиофизического полигона) и грозопеленгатора ИКФИА составляет 0,91 (рис. 2а). Корреляция вариаций по StormTracker и WWLLN (территория радиусом 480 км от г. Якутска) гораздо слабее, нежели с грозопеленгатором ИКФИА: коэффициент составил всего 0,4 (рис. 2б). Вариации суммарного за сезон количества грозовых разрядов сильно отличаются для приборов StormTracker и LD-250, однако при сравнении суммарных карт направления на массивные скопления грозовых разрядов относительно совпадают.

Сезонный ход грозовой активности

Сезонный ход суточного количества грозовых разрядов показывает относительно слабую корреляцию: для данных WWLLN и StormTracker - 0,6±0,2. Вариации по данным грозопеленгатора ИКФИА и WWLLN сравнить сложно из-за переключения амплитудного порога и временных перебоев питания первого прибора. Для более стабильного периода с 11 июня по 21 августа коэффициент корреляции вариаций составил 0,5±0,3. Корреляционный коэффициент вариаций по StormTracker и WWLLN в среднем за 2009-2016 гг. составил 0,6±0,2. Вариации по данным StormTracker и LD-250, которые смещены друг от друга по широте примерно на 50 км, показывают относительно стабильную положительную корреляцию: коэффициент варьирует около 0,76±0,23 (рис. 3). Таким образом, оба прибора регистрируют качественное наличие грозы на пересечении детектируемых площадей.

Суточный ход грозовой активности

Также на качественном уровне существенно совпадают средние за сезон суточные ходы грозовой активности по показаниям всех детекторов. Среднесуточный ход по

а)

б)

Рис. 3. Сезонный ход суммарного за сутки числа грозовых разрядов по данным: а) StormTracker; б) LD-250

стандартным представлениям имеет вид полуволны с максимумом около 15-18 ч., обусловленным термической конвекцией, и минимумом около 12 ч. Среднемесячный суточный ход может смещаться в полуденную и ночную стороны при доминировании разных погодных условий. Например, в августе, как поясняется в [12], учащаются внутримассовые грозы после прогревания водоемов (озер, болот) в дневное время. Суточный ход по показаниям всех детекторов имеет стандартный вид. Однако при сравнении двух относительно близко расположенных грозопеленгаторов LD-250 и 8йгшГгаскег выявляется несоответствие некоторых грозовых событий. Так, в 2016 г. по данным LD-250 грозы преимущественно были в 18-20 ч (рис. 4б), тогда как в данных 8йгшГгаскег максимум приходится на 16-18 ч (рис. 4а), при этом корреляция сезонных ходов в 2016 г. была максимальная (коэффициент - 0,97).

Заключение

В Якутии действует комплекс приборов локализации грозовых разрядов по их ОНЧ-излучению. Несмотря на заводскую поверку приборов, пространственное распределение и временные вариации числа грозовых разрядов по данным короткодистанционных однопунктовых приборов и многопунктовой сети показывают нестабильную корреляцию. Коэффициент для вариаций годового числа разрядов по 8йгшГгаскег и WWLLN составил всего 0,4, а вариаций суточного числа разрядов - около 0,6±0,2. При этом коэффициент корреляции между сезонными вариациями был значителен только по близко действующим детекторам - 0,7±0,2.

0.35

0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22

Местное время, час 2014 —2015 —2016 —2017

а)

0.16

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Местное время, час — 2014 2015 2016 —2017

б)

Рис. 4. Среднесуточный нормированный на максимум ход числа грозовых разрядов по данным: а) StormTracker; б) LD-250

Соответствие наблюдений с данными многопунктовой сети демонстрирует дальномерный прибор ИКФИА при сравнении изменений годовых сумм грозовых разрядов - 0,9. Все четыре прибора имеют схожую конструкцию (регистрация ОНЧ-излучения). Разница показаний основывается на различиях эффективности детектирования, как и методики первичной автоматической обработки. Все рассмотренные детекторы регистрируют более мощные грозовые разряды (в основном типа облако-земля и в меньшей мере облако-облако), не всегда объединяя события нескольких повторных разрядов в одну многокомпонентную молнию. В зависимости от заложенной чувствительности приборы демонстрируют количественные отличия измерений. Однопунктовыми грозопеленгаторами хорошо отображается наличие грозы в определенном направлении, однако для выявленных грозовых очагов присутствует растянутость и некоторый разнос по расстоянию.

Л и т е р а т у р а

1. Virts K. S., Wallace J. M., Hutchins M. L., Holzworth R. H. Highlights of a New Ground-Based, hourly global lightning climatology // Bull. Amer. Meteor. Soc. - 2013. - V. 94. - P. 1381-1391.

2. Громницкая А. А., Горбатенко В. П. Термодинамические характеристики атмосферы в дни с грозой на космодроме «Восточный» // CITES-2015. - 2015. - С. 33-35.

3. Ribeiro H. V., Antonio F. J., Alves L. G. A., Lenzi E. K., Mendes R. S. Long-range spatial correlations and fluctuation statistics of lightning activity rates in Brazil // EPL (Europhysics Letters). - 2014. - V. 104, №. 6. - 69001 p.

4. Zheng D., Zhang Y., Meng Q., Chen L., Dan J. Climatology of lightning activity in South China and its relationships to precipitation and convective available potential energy // Advances in Atmospheric Sciences. - 2016. - V. 33, №. 3. - P. 365-376.

5. Tinmaker M. I. R., Aslam M. Y., Ghude S. D., Chate D. M. Lightning activity with rainfall during El Nino and La Nina events over India //Theoretical and Applied Climatology. - 2017. - V. 130, №. 1-2.

- P. 391-400.

6. Wooi C. L., Abdul-Malek Z., Ahmad N. A., Mokhtari M., Khavari A. H. Cloud-to-Ground Lightning in Malaysia: A Review Study //Applied Mechanics and Materials. - Trans Tech Publications. - 2016.

- V. 818. - P. 140-145.

7. Dissing D., Verbyla D. L. Spatial patterns of lightning strikes in interior Alaska and their relations to elevation and vegetation //Canadian Journal of Forest Research. - 2003. - V. 33, №. 5. - P. 770-782.

8. Burrows W. R., Kochtubajda B. A decade of cloud-to-ground lightning in Canada: 1999-2008. Part 1: Flash density and occurrence //Atmosphere-ocean. - 2010. - V. 48, №. 3. - P. 177-194.

9. Sonnadara U., Cooray V., Gotschl T. Characteristics of cloud-to-ground lightning flashes over Sweden //Physica scripta. - 2006. - V. 74, №. 5. - 541 р.

10. Кононов И. И., Юсупов И. Е., Кандарацков Н. В. Анализ однопунктовых методов пассивной локации грозового разряда // Известия ВУЗ. Радиофизика. - 2013. - Т. 56, № 11-12. - С. 875-888.

11. Cummins K. L., Murphy M. J. An overview of lightning locating systems: History, techniques, and data uses, with an in-depth look at the US NLDN //IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. -2009. - Vol. 51, №. 3. - P. 499-518.

12. Козлов В. И., Муллаяров В. А. Грозовая активность в Якутии. - ЯФ Изд-ва СО РАН, 2004.

13. Ершова Т. В., Горбатенко В. П. Параметры молниевой активности по инструментальным измерениям // Вестник Томского государственного педагогического университета. - 2011. - №. 5.

- С. 150-154.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Дружин Г.И., Чернева Н.В., Мельников А.Н. Грозовая активность по наблюдениям ОНЧ-излучения на Камчатке // Солнечно-земная физика. - 2008. - №. 12-2. - С. 327-328.

15. Дружин Г. И., Башкуев Ю. Б., Нагуслаева И. Б., Чернева Н. В., Шевцов Б. М. Электромагнитное поле Земли по наблюдениям в Бурятии // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. - 2016. -№. 4 (15) - С. 99-105.

16. Dowden R. L., Brundell J. B., Rodger C. J. VLF lightning location by time of group arrival (TOGA) at multiple sites // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2002. - Vol. 64, №. 7.

- P. 817-830.

17. Тарабукина Л. Д., Козлов В. И. Параметры радиоимпульсов многокомпонентных молний «облако-земля» в северо-восточной Азии //Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. - 2016. - Т. 52, №. 3. - С. 309-309.

18. Козлов В. И., Муллаяров В. А., Каримов Р. Р. Пространственное распределение плотности грозовых разрядов на Востоке России по данным дистанционных наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2011. - Т. 8, №. 3. - С. 257-262.

19. Hutchins M. L., Holzworth R. H., Rodger C. J., Heckman S., Brundell J. B. WWLLN absolute detection efficiencies and the global lightning source function / EGU General Assembly Conference Abstracts. - 2012. - Vol. 14. - P. 12917.

20. Abarca S. F., Corbosiero K. L., Galarneau T. J. An evaluation of the worldwide lightning location network (WWLLN) using the national lightning detection network (NLDN) as ground truth // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. - 2010. - Vol. 115. - №. D18.

R e f e r e n c e s

1. Virts K. S., Wallace J. M., Hutchins M. L., Holzworth R. H. Highlights of a New Ground-Based, hourly global lightning climatology // Bull. Amer. Meteor. Soc. - 2013. - V. 94. - P. 1381-1391.

2. Gromnitskaia A. A., Gorbatenko V. P. Termodinamicheskie kharakteristiki atmosfery v dni s grozoi na kosmodrome «Vostochnyi» // CITES-2015. - 2015. - S. 33-35.

3. Ribeiro H. V., Antonio F. J., Alves L. G. A., Lenzi E. K., Mendes R. S. Long-range spatial correlations

and fluctuation statistics of lightning activity rates in Brazil // EPL (Europhysics Letters). - 2014. - V. 104, №. 6. - 69001 p.

4. Zheng D., Zhang Y., Meng Q., Chen L., Dan J. Climatology of lightning activity in South China and its relationships to precipitation and convective available potential energy // Advances in Atmospheric Sciences. - 2016. - V. 33, №. 3. - P. 365-376.

5. Tinmaker M. I. R., Aslam M. Y., Ghude S. D., Chate D. M. Lightning activity with rainfall during El Nino and La Nina events over India //Theoretical and Applied Climatology. - 2017. - V. 130, №. 1-2.

- P. 391-400.

6. Wooi C. L., Abdul-Malek Z., Ahmad N. A., Mokhtari M., Khavari A. H. Cloud-to-Ground Lightning in Malaysia: A Review Study //Applied Mechanics and Materials. - Trans Tech Publications. - 2016.

- V. 818. - P. 140-145.

7. Dissing D., Verbyla D. L. Spatial patterns of lightning strikes in interior Alaska and their relations to elevation and vegetation //Canadian Journal of Forest Research. - 2003. - V. 33, №. 5. - P. 770-782.

8. Burrows W. R., Kochtubajda B. A decade of cloud-to-ground lightning in Canada: 1999-2008. Part 1: Flash density and occurrence //Atmosphere-ocean. - 2010. - V. 48, №. 3. - P. 177-194.

9. Sonnadara U., Cooray V., Gotschl T. Characteristics of cloud-to-ground lightning flashes over Sweden //Physica scripta. - 2006. - V. 74, №. 5. - 541 r.

10. Kononov I. I., Iusupov I. E., Kandaratskov N. V. Analiz odnopunktovykh metodov passivnoi lokatsii grozovogo razriada // Izvestiia VUZ. Radiofizika. - 2013. - T. 56, № 11-12. - S. 875-888.

11. Cummins K. L., Murphy M. J. An overview of lightning locating systems: History, techniques, and data uses, with an in-depth look at the US NLDN //IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility.

- 2009. - Vol. 51, №. 3. - P. 499-518.

12. Kozlov V. I., Mullaiarov V. A. Grozovaia aktivnost' v Iakutii. - IaF Izd-va SO RAN, 2004.

13. Ershova T. V., Gorbatenko V. P. Parametry molnievoi aktivnosti po instrumental'nym izmereniiam // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. - 2011. - №. 5. - S. 150-154.

14. Druzhin G.I., Cherneva N.V., Mel'nikov A.N. Grozovaia aktivnost' po nabliudeniiam ONCh-izlucheniia na Kamchatke // Solnechno-zemnaia fizika. - 2008. - №. 12-2. - S. 327-328.

15. Druzhin G. I., Bashkuev Iu. B., Naguslaeva I. B., Cherneva N. V., Shevtsov B. M. Elektromagnitnoe pole Zemli po nabliudeniiam v Buriatii // Vestnik KRAUNTs. Fiziko-matematicheskie nauki. - 2016. - №. 4 (15) - S. 99-105.

16. Dowden R. L., Brundell J. B., Rodger C. J. VLF lightning location by time of group arrival (TOGA) at multiple sites // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2002. - Vol. 64, №. 7. - P. 817-830.

17. Tarabukina L. D., Kozlov V. I. Parametry radioimpul'sov mnogokomponentnykh molnii «oblako-zemlia» v severo-vostochnoi Azii //Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. - 2016.

- T. 52, №. 3. - S. 309-309.

18. Kozlov V. I., Mullaiarov V. A., Karimov R. R. Prostranstvennoe raspredelenie plotnosti grozovykh razriadov na Vostoke Rossii po dannym distantsionnykh nabliudenii // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniia Zemli iz kosmosa. - 2011. - T. 8, №. 3. - S. 257-262.

19. Hutchins M. L., Holzworth R. H., Rodger C. J., Heckman S., Brundell J. B. WWLLN absolute detection efficiencies and the global lightning source function / EGU General Assembly Conference Abstracts. - 2012. - Vol. 14. - P. 12917.

20. Abarca S. F., Corbosiero K. L., Galarneau T. J. An evaluation of the worldwide lightning location network (WWLLN) using the national lightning detection network (NLDN) as ground truth // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. - 2010. - Vol. 115. - №. D18.

^Hir^r

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.