Nonlinear full-wave analysis of atmospheric luminous emissions above lightning discharges

闪电放电上方大气光发射的非线性全波分析

基本信息

  • 批准号:
    13640447
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have investigated the generation mechanism of "elves," the expanding optical rings created 85-95 km above lightning flashes. Elves are believed to be generated through the excitation of the first positive band of nitrogen molecule, which is stimulated by the electron heating due to the lightning-generated intense electromagnetic pulses (EMPs) illuminating the lower ionosphere. By using a full-wave analysis, we have computed rigorously the propagation in a magnetized ionosphere of the EMPs radiated by lightning current strokes. When incident into the lower ionosphere, an intense EMP heats the electrons and then enhances the collision frequency there, causing the absorption of the EMP energy. Though the full wave analysis cannot treat such a nonlinear temporal change of ionospheric parameters, we have approximately incorporated this effect into the calculation by modifying the up-going EMP in the ionosphere. Making use of a newly developed parallel-computation system with 10 PCs, we have computed the temporal and spatial evolution of elves. Computed results have shown that an optical ring is created at the altitudes of 85-100 km above the lightning, quickly expanding horizontally over 200 km within < 1 ms, which is consistent with the actual observations of elves. It has also been found that because of the EMP propagation in the whistler mode along the Earth's magnetic field line above 90 km, there appears appreciable north-south and east-west asymmetry in the elves ring structures.
我们研究了“精灵”的产生机制,即在闪电上方 85-95 公里处产生的不断扩大的光学环。精灵被认为是通过氮分子第一正带的激发而产生的,该氮分子是由闪电产生的强电磁脉冲(EMP)照射较低电离层而产生的电子加热所刺激的。通过使用全波分析,我们严格计算了雷电电流冲击辐射的电磁脉冲在磁化电离层中的传播。当入射到较低的电离层时,强烈的电磁脉冲会加热电子,然后提高那里的碰撞频率,导致电磁脉冲能量的吸收。虽然全波分析无法处理电离层参数的这种非线性时间变化,但我们通过修改电离层中的上行电磁脉冲,大致将这种效应纳入计算中。利用新开发的10台PC并行计算系统,我们计算了精灵的时间和空间演化。计算结果表明,在闪电上方85-100公里的高度处形成了一个光学环,并在<1毫秒内迅速水平扩展超过200公里,这与精灵的实际观察结果一致。研究还发现,由于电磁脉冲沿90公里以上地球磁场线以哨声模式传播,精灵环结构出现明显的南北向和东西向不对称性。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

NAGANO Isamu其他文献

NAGANO Isamu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('NAGANO Isamu', 18)}}的其他基金

Development of a new system for determination of lightning locations via wave form observations of spherics
开发通过球体波形观测确定闪电位置的新系统
  • 批准号:
    11640440
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Propagation Experiment of VLF Electromagnetic Pulses in the Deep Underground
甚低频电磁脉冲在地下深处的传播实验
  • 批准号:
    07650421
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
PROPAGATION EXPERIMENT AND THEORY OF THE VLF ELECTROMAGNETIC PULSE WAVE IN THE UNDERGROUND
甚低频电磁脉冲波在地下传播实验与理论
  • 批准号:
    03650321
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Theoretical Estimation and Observation of the Wave Field Intensity on the Ground Radiated by an Electron Beam Antenna in the Ionosphere
电离层电子束天线辐射地面波场强度的理论估算与观测
  • 批准号:
    01540349
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Observation and prediction of the wave intensity on the ground radiated by and electron beam antenna
电子束天线对地面辐射波强的观测与预测
  • 批准号:
    61550238
  • 财政年份:
    1986
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

相似国自然基金

脉冲电磁场通过NAMPT/NLRP3通路调控骨髓巨噬细胞极化治疗骨质疏松的机制研究
  • 批准号:
    82302858
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
脉冲电磁场通过成骨细胞初级纤毛钙信号级联介导Ku70激活特异性对抗放射骨损伤的机制研究
  • 批准号:
    52377229
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
铝/碳纤维电磁脉冲单侧穿刺铆接工艺及机理研究
  • 批准号:
    52375331
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
铜合金电磁脉冲-等径角挤压复合变形行为、微观组织演变与性能研究
  • 批准号:
    52365051
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于蛋白组学探究BDNF/Trkb/ERK/CREB信号通路在脉冲电磁场促进脊髓损伤髓鞘修复中的作用及机制
  • 批准号:
    82302867
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Emergent Technology for Studying the Structure/Function Relationship of Enzymes Using Electron Paramagnetic Resonance
利用电子顺磁共振研究酶结构/功能关系的新兴技术
  • 批准号:
    10630488
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
Investigation of Non-Invasive Pulsed Electromagnetic Field (PEMF) Therapy for Female Patients with Interstitial Cystitis/Bladder Pain Syndrome (IC/BPS)
非侵入性脉冲电磁场​​ (PEMF) 治疗女性间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征 (IC/BPS) 患者的研究
  • 批准号:
    10593955
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
Investigation of Non-Invasive Pulsed Electromagnetic Field (PEMF) Therapy for Female Patients with Interstitial Cystitis/Bladder Pain Syndrome (IC/BPS)
非侵入性脉冲电磁场​​ (PEMF) 治疗女性间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征 (IC/BPS) 患者的研究
  • 批准号:
    10593955
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
Investigation of Non-Invasive Pulsed Electromagnetic Field (PEMF) Therapy for Female Patients with Interstitial Cystitis/Bladder Pain Syndrome (IC/BPS)
非侵入性脉冲电磁场​​ (PEMF) 治疗女性间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征 (IC/BPS) 患者的研究
  • 批准号:
    10446499
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
Target Plasma Generation for Plasma Acceleration and Associated Electromagnetic Pulse Dynamics
用于等离子体加速和相关电磁脉冲动力学的目标等离子体生成
  • 批准号:
    2206647
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了