雷暴云带电的理论研究

本文对雷暴云的起电机制进行了研究，提出了雷暴云起电的对流碰撞理论，建立了雷暴云带的简化模型。由该模型给出了雷暴云中电荷的分布函数以及雷暴云轴线上电场强度的计算公式。并对雷暴云闪电过程中电荷的交换情况进行了分析。     

雷暴电场对宇宙射线次级粒子μ 子的影响研究

西藏羊八井宇宙射线观测站的中子监测器主要探测宇宙射线次级粒子中能量在500 MeV—20 GeV的核子成分和少量的负μ子成分. 本文分析了2008—2010年观测站附近发生的62次雷暴期间中子监测器和大气平均电场仪的同步观测资料, 发现27次雷暴期间中子监测器计数率发生明显变化, 显著性S>5σ, 其中13次变化显著, 显著性S>10σ . 显著性S>10σ的13次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间存在大体一致的变化趋势, 而显著性在5σ <S<10σ之间的14次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间不存在相似的变化趋势. 较强雷暴当顶时中子监测器计数率变化一般不明显, 而中子监测器计数率变化明显的个例则多发生于雷暴云不当顶, 但探测器仍处于雷暴云下部正电荷层的控制范围之内时, 或者当顶雷暴处于形成或消散阶段. Dorman等把雷暴期间中子监测器计数率的变化归因于雷暴云内电场对宇宙射线次级粒子μ子的作用, 并建立了雷暴期间中子监测器计数率变化与雷暴地面电场相关联的理论. 本文分析发现雷暴期间羊八井中子监测器计数率变化与地面电场场强之间相关性较小或者没有相关性, 不支持Dorman的理论.     

次声方法测定台风方位的试验

海上台风眼中的驻波或大浪可以辐射出次声波,在几千公里远用灵敏的次声传声器可以接收到它。我们在我国沿海地区安装了次声观察站,在有关部门的协作下,记录到大量台风产生的次声波,为了试验次声测定台风信号到达方位的方法,1978年夏季在福州建立了探测台风的次声阵,本文简要叙述试验用次声测试系统和测定方位角的方法及结果。     

台风产生次声波的测试及其应用

海上风暴激起的驻波式大浪可以辐射出次声波[1].如果能在远距离接收到台风产生的次声波,并测定出它的方位,那么就可以用次声方法探测台风. 我们自1975年开始在广东、福建和浙江等地设置了许多次声观察站,在福建省气象局和海军部门的协作下,记录到大量台风产生的次声波.说明了次声方法可以用于探测台风.在试验中发现今年8号台风次声信号发生异常,与台风突然转向并登陆有一定联系.声压异常变化与台风转向在时间上有相应提前量,如果今后试验证明它具有普遍性,那么次声方法将可用于预报台风路径. 本文叙述次声测试方法及其结果、台风产生次声波…     

近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线关联的模拟研究

雷暴期间地面宇宙线强度变化的研究对理解大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机理具有重要意义. 分析西藏羊八井ARGO实验中2012年大气电场的数据后发现, 近地雷暴电场的强度可达1000 V/cm甚至更高. 用Monte Carlo方法模拟研究了近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线强度的关联. 当雷暴电场强度(取1500 V/cm)大于逃逸电场时, 宇宙线次级粒子中正、负电子的数目呈指数增长, 在大气深度约520 g/cm²处达到极大值, 与Gurevich等提出的相对论电子逃逸雪崩机理和Dwyer理论相符. 当雷暴电场强度小于逃逸电场时, 在所有负电场范围和大于600 V/cm的正电场范围, 总电子数目随电场强度的增大而增加; 当正电场小于400 V/cm时, 总电子数目均出现一定幅度的下降; 在电场为400–600 V/cm范围内, 总电子数目的变化与原初粒子的能量有关, 原初能量小于80 GeV时, 其次级粒子中总电子数目增加, 原初能量在80–120 GeV 范围内时, 总电子数目变化不明显, 原初能量大于120 GeV时, 总电子数目出现下降, 下降幅度约4%. 模拟结果可对羊八井ARGO实验的观测结果给予合理的解释.     

基于气流调制的封闭空间高声强次声产生方法研究

基于气流调制技术研究了封闭空间高强度次声产生方法。设计了大流量气流调制器,对调制器和赫尔姆霍兹共振腔组成的高声强次声产生装置的声场特性进行了数值仿真,制作出原理装置,并进行了实验测试。从理论上分析了不同调制频率和不同供气压力下调制器出口的声压幅度,分析了次声产生装置不同调制频率的声压幅度,分析了舱内声场的空间分布特性。实验结果表明:气流调制器设计合理、运行平稳,次声产生装置最大能产生161 dB的次声,测试舱声场均匀、声波信噪比较高,实验结果与数值仿真结果基本一致。      

汤加火山喷发所产生的次声波

2022年1月15日汤加火山发生了剧烈的喷发。在火山喷发后的8 h 39 min,距离火山喷发位置10151 km的昆明次声台阵记录到很强的次声波信号。次声波波列前几个周期平均为443 s,传播速度约为321 m/s,其波形幅度与频率随时间变化与核爆炸产生的次声波形相似。采用相关检测方法估计次声信号的方位角为119°。在持续监测中,还观测到了火山喷发产生的次声信号沿反方向绕地球到达的信号和沿正方向绕地球一周后再次到达的信号。      

雷雨次声波的三维动态频谱测量研究

采用三台电容式次声接收器，在北京昌平安装次声三点阵，并测量到2000年7-8月15次强雷阵雨的次声波P-t曲线及其三维动态频谱，频谱分析结果表明：（1）雷阵雨的次声波主要来自雷次声。（2）雷次声的频谱有三大特点：其一是听到雷声越响时，雷次声振幅越强；其二是特强振幅持续时间很长；其三是周期范围时而连续、时布分布在周期较长和较短端，形成谱图上一个个空洞。据此可区别与其它次声波。（3）初步探讨了雷次声的产生机理和传播特点。     

用希尔伯特变换分析次声信号的动态谱

以往习惯上用快速傅里叶变换对次声信号进行动态谱分析,但该方法不一定都合适。在本文中提出另一种分析次声信号动态谱的方法,是经数字滤波和希尔伯特变换以后,计算每一通道内信号的包络,而滤波器是按 1/12倍频程划分的。在本文中讨论了用希尔伯特变换求信号的包络,及1/12倍频程滤波器,然而用二种方法分析一个合成的核爆炸次声信号,对它们计算的结果进行比较。用希尔伯特变换求出的动态谱,不仅有较高的分辨率,可以获得各简正波的主要频率范围,还可以初步获得几个低阶简正波的波形。本方法表明在某些情形中更能反映次声信号的特性。     

次声对人血压和脉搏的影响

用高于听阈２０ｄＢ的声级对４０名男人和２０名女人进行了次声暴露。试验对部分受试者的血压和脉博均有影响。特别在频率为４Ｈｚ时，血压的异常概率出现了最大值。再用１２５ｄＢ的固定声级对另外２０名男人进行的次声暴露也得到了同样的结果。这表明除听党外次声可影响一些非听觉系统，特别象心血管。     

用于提高信噪比的圆形次声接收阵

地面风产生的扰动噪声影响周期大于10s的次声波的检测。风干扰的背景噪声在阵元之间是不相干的,而对次声信号而言,它是相关的,所以次声阵可以提高信噪比。 本文介绍了圆形次声阵的工作原理;简便的计算公式;设计技术;微气压计阵的校准方法和阵的实验结果。从大量的数据统计计算可知,该阵提高信噪比12dB。     

基于薄膜动圈式的次声波监测装置设计

基于薄膜动圈式声-电转换原理,利用次声波产生的空气微压波动带动薄膜上线圈受迫振动,引起线圈内磁通量的变化产生感应电动势,将声信号转换成电信号进行采集,设计便携式次声监测装置.在模拟简谐次声环境中的测量结果表明,该装置能够准确地测量出振动频率,并对其幅度进行监测.     

1998年11月17日狮子座流星雨的次声观测

采用三台ＣＳＨ－１型次声接收器,在北京昌平区布置了一个次声测量三点阵,并观测到１９９８年１１月１７日狮子座流星雨产生的次声波Ｐ－ｔ曲线和波速波向图,借助快速富立叶变换,分析Ｐ－ｔ曲线的波形得到次声的三维动态谱,频谱分析结果表明,（１）各流星产生的次声波大都很短暂,持续时间在１－５分钟内;（２）流星次声波的周期都在４０－４０８秒内,少数在１－４８０秒内;（３）在１１月１７日１９：２１－２０：４１期间     

新疆实验次声台阵设计

次声测量与数据是次声各项研究的基础,而次声台阵是现代次声测量的主要形式,为此设计并建立了两个无人值守式实验次声四元台阵。描述了次声台阵的结构,对台站的仪器构成进行了说明,重点对其降噪管和通信系统进行了描述。降噪管为十字玫瑰花瓣型降噪管,给出了其降风噪性能。台站通信系统基于VPN进行架构,实现了数据的实时自动传输和FTP传输功能。实测结果表明实验台阵的噪声主要是由微气压、山背波和台阵附近的随机干扰噪声构成。台阵记录到了大量当量较小的区域地表采矿、采石微差爆破次声信号,也记录到了2013年2月15日俄罗斯陨石大爆炸事件相关的清晰的次声信号。分析结果表明,该次声台阵具有良好的性能,具有一定的推广价值。     

μ介子揭示打破雷雨云电势的记录

<正>研究人员记录了一次能够产生约13亿伏特电势的雷暴,比以往测得的最大数据高出10倍。这一研究团队采用新的雷暴云监测方法,即利用宇宙射线轰击大气产生并沉降到地球上的μ介子。雷雨云的电势能够减少带电粒子的能量,从而降低它们在雷暴条件下被监测到的可能性。这一新的测量结果表明,雷暴可能具有数十亿伏特的电势,这么高的电势足以解释一个困扰科学     

基于小波分解的岩石破坏次声信息特征研究

次声探测是近年来在自然灾害临灾预警领域兴起的一种新方法,具有广阔的前景。为了研究岩石破坏次声信息特性,在室内试验的基础上采集了砂岩试件破坏前的次声信号,借助小波分析方法对信号的能量特征进行了分析。结果表明:岩石变形破坏次声信号能量主要集中在4～8 Hz的中频带和8～16 Hz的高频带两个频率范围内,中频带能量大于高频带能量,同时在低频带0～4 Hz内也存在一定的能量分布。随着岩石变形破坏程度的增加,次声信号的中低频带能量在相对减少,在岩石临近破坏前,次声信号的中低频带能量与高频带能量的比值接近1。上述特征的发现,为岩石破坏次声信号识别以及破坏前兆预警提供了重要依据。     

基于一维卷积神经网络的化爆和地震次声分类*

次声事件的分类识别方法应用广泛,传统分类方法在很多方面进行了尝试,但由于次声信号具备非线性的特点,致使分类难度较大,分类精度不高,这对次声事件的分类工作提出了挑战。针对次声事件中的化学爆炸与天然地震信号分类问题,文章构建了一种改进的深度卷积神经网络分类模型用于实现两类次声信号的分类。论文采用"全面禁止核试验条约组织"官网上收集到的化学爆炸和天然地震次声信号进行数据集的构建,使用改进的深度卷积神经网络分别与BP网络和一维LeNet-5网络进行对比分析。实验结果表明,论文的测试识别率能够达到82.72%,较上述算法有优势。     

次声波的物理性质及其应用

我们对次声波在不同介质中传播的物理性质进行整理, 结合近年来相关研究成果进行分析, 此外对产 生次声波的声源进行整理, 对其在次声监测等领域的应用进行综述, 对产生次声波的多种方法进行整理. 较全面地 刻画出次声波物理性质的真实图景, 对引导人们以客观理性的态度认识次声波很有意义     

用快速傅氏变换作次声信号的动态谱分析

本文提出了应用小型数字计算机和快速傅氏变换作次声信号动态频谱的分析方法,实验证明这种方法行之有效,且容易实施,从而克服了模拟分析器难以克服的困难。本文介绍数字化频谱分析的一般原理,着重讨论记录在纸上的次声信号的采样和分析方面的有关问题,给出了用FORTRAN语言编写的动态谱分析计算程序和绘图程序,和一个实际例子的分析结果。     

国际次声监测研讨会

全面核禁试条约第三届全球次声监测工作研讨会于1997年8月25至28日在美国新墨西哥州西班牙式的古城圣菲举行．会议云集了中国、美国、法国、俄罗斯、阿根廷、澳大利亚等5大洲12个国家61位活跃在次声学科领域的研究人员、政府官员以及联合国临时技术秘书等要员，围绕着全球次声监测中的7个专题进行报告和讨论，它们依次为：欢声阵的设计和信号处理，次声阵性能和减噪设备；法国欢声监测系统，国际次声监测系统60个站网的能力模型，对流层风对长距离次声传播的影响，高空风对次声同性能的影响，渗透管的特性以及对次声监测的减噪作用，欢声减噪器；爆炸检测，声遥感技术对爆炸源能量的估计，小当量地下，地面和近地面爆炸远距离声传