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On the Accuracy of Ray-Theory Methods to Determine the Altitudes of Intracloud Electric Discharges and Ionospheric Reflections: Application to Narrow Bipolar Events

Li, Dongshuai und Liu, Feifan und Pérez-Invernón, Francisco J. und Lu, Gaopeng und Qin, Zilong und Zhu, Baoyou und Luque, Alejandro (2020) On the Accuracy of Ray-Theory Methods to Determine the Altitudes of Intracloud Electric Discharges and Ionospheric Reflections: Application to Narrow Bipolar Events. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125 (9), Seiten 1-10. Wiley. doi: 10.1029/2019JD032099. ISSN 2169-897X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JD032099

Kurzfassung

Abstract Narrow bipolar events (NBEs) (also called narrow bipolar pulses NBPs or compact intracloud discharges CIDs) are energetic intracloud discharges characterized by narrow bipolar electromagnetic waveforms identified from ground-based very low frequency (VLF)/low-frequency (LF) observations. The simplified ray-theory method proposed by Smith et al. (1999, https://doi.org/10.1029/1998JD200045; 2004, https://doi.org/10.1029/2002RS002790) is widely used to infer the altitude of intracloud lightning and the effective (or virtual) reflection height of the ionosphere from VLF/LF signals. However, due to the large amount of high-frequency components in NBEs, the propagation effect of the electromagnetic fields for NBEs at large distance depends nontrivially on the geometry and the effective conductivity of the Earth-ionosphere waveguide (EIWG). In this study, we investigate the propagation of NBEs by using a full-wave Finite-Difference Time-Domain (FDTD) approach. The simulated results are compared with ground-based measurements at different distances in Southern China, and we assess the accuracy of the simplified ray-theory method in estimating the altitude of the NBE source and the effective reflection height of the ionosphere. It is noted that the evaluated NBE altitudes have a slight difference of about ±1 km when compared with the full-wave FDTD results, while the evaluated ionospheric reflection heights are found to be bigger than those obtained from FDTD model by about 5 km.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140757/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:e2019JD032099 10.1029/2019JD032099
Titel:On the Accuracy of Ray-Theory Methods to Determine the Altitudes of Intracloud Electric Discharges and Ionospheric Reflections: Application to Narrow Bipolar Events
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Li, DongshuaiCSIC, Granada, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-9858-3042NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, FeifanCAS Univ. of Science and Technology of China, Hefei, Chinahttps://orcid.org/0000-0002-2932-8515NICHT SPEZIFIZIERT
Pérez-Invernón, Francisco J.DLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-4523-0144NICHT SPEZIFIZIERT
Lu, GaopengCAS Univ. of Science and Technology of China, Hefei, Chinahttps://orcid.org/0000-0003-4523-0144NICHT SPEZIFIZIERT
Qin, ZilongShenzhen Institute of Meteorological Innovation, Shenzhen, Chinahttps://orcid.org/0000-0001-7499-355XNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, BaoyouCAS Univ. of Science and Technology of China, Hefei, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luque, AlejandroCSIC, Granada, Spainhttps://orcid.org/0000-0002-7922-8627NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 April 2020
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:125
DOI:10.1029/2019JD032099
Seitenbereich:Seiten 1-10
Verlag:Wiley
ISSN:2169-897X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:finite-difference time domain (FDTD), narrow bipolar events (NBEs), Earth-Ionosphere WaveGuide (EIWG), VLF/LF
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Ionosphäre (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Perez-Invernon, Francisco Javier
Hinterlegt am:08 Feb 2021 08:32
Letzte Änderung:28 Feb 2023 14:55

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