Blitze gehören zu den spektakulärsten Naturphänomenen. Aufgrund des technologischen Fortschritts verwenden Forscher fortschrittlichere Werkzeuge und Methoden zur Untersuchung von Blitzen, um ihre komplexen physikalischen Prozesse besser zu verstehen.
Unter diesen Werkzeugen sticht das Hochfrequenz-Blitzinterferometer als bedeutende Methode in der Blitzforschung hervor, das in der Lage ist, Blitzentladungen mit einer Präzision im Nanosekundenbereich zu verfolgen und wichtige Daten über Blitzpfade und -mechanismen zu liefern. Die Genauigkeit von Interferometern wird jedoch durch systematische Fehler beeinträchtigt, die sich aus grundlegenden Beobachtungsmodellen ergeben.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Fan Xiangpeng vom Northwest Institute of Eco-Environment and Resources der Chinesischen Akademie der Wissenschaften stellte fest, dass das traditionelle Modell (Annahme einer ebenen Welle) von Interferometern erhebliche Fehler mit sich bringt, wenn es um Strahlungsquellen mit geringer Reichweite oder längere Basislinienlängen geht . Ihr Studium war veröffentlicht In IEEE-Transaktionen zu Geowissenschaften und Fernerkundung am 7. November.
Die Forscher fanden heraus, dass diese Fehler die genaue Messung der Entladungsquellenrichtungen beeinträchtigen und die Fähigkeit des Interferometers zur hochpräzisen Blitzerkennung einschränken.
Fan schlug ein konzeptionelles Modell für systematische Fehler vor, die durch die Annahme einer ebenen Welle verursacht werden, und verifizierte durch Simulation, dass ein gleichseitiges Dreiecksgrundlinienlayout dem üblicherweise verwendeten orthogonalen Grundlinienlayout überlegen ist.
Die Forscher zeigten, dass systematische Fehler durch die Nutzung der geometrischen Beziehungen des gleichseitigen Dreieckslayouts optimiert werden können.
Darüber hinaus führten sie ein Grundlinien-Layoutschema mit dem Koordinatenursprung in der Mitte des gleichseitigen Dreiecks ein und verbesserten so die Positionierungsgenauigkeit.
Die Ergebnisse tragen wesentlich zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Präzision von Blitzbeobachtungen bei. Diese Arbeit liefert nicht nur neue theoretische Erkenntnisse, sondern schlägt auch ein hochsymmetrisches (axial- und zentralsymmetrisches) fünfeckiges (bestehend aus fünf Antennen) Interferometer-Beobachtungsschema für praktische Beobachtungen vor.
Mit diesem Schema werden systematische Fehler effektiv eliminiert und eine theoretische Anleitung für hochpräzise Blitzbeobachtungen bereitgestellt.
Mehr Informationen:
Xiangpeng Fan et al, Wirkung sphärischer Wellenfronten auf Blitzinterferometerbeobachtungen mit sehr hoher Frequenz (VHF), IEEE-Transaktionen zu Geowissenschaften und Fernerkundung (2023). DOI: 10.1109/TGRS.2023.3330899