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研究生： 江健瑋
Chieng-Wei Chiang
論文名稱： 特高頻雷達閃電回波訊號特性分析
指導教授： 朱延祥
Yen-Hsyang Chu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 地球科學學院 - 太空科學研究所
Graduate Institute of Space Science
論文出版年： 2018
畢業學年度： 106
語文別： 中文
論文頁數： 127
中文關鍵詞： 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
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    • 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。

    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.

    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

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