基于FDTD的不同土壤类型及湿度对雷电电磁场传播影响的研究

杨雅绮，刘银萍，刘非凡，张乃康，刘国进，翟浩源，祝宝友

（1.中国科学技术大学地球和空间科学学院，安徽 合肥340100；2.南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京210044）

1 引言

闪电，是发生在强对流天气过程中的一类放电现象，其放电过程往往伴随着大电流和强电磁脉冲，在传播过程中会产生较强的电磁辐射效应，对地面的建构筑物和人类的生命财产安全等具有极大的潜在破坏性，因此揭示雷电电磁场辐射传播效应对公共安全以及社会经济稳定等方面具有重要意义。闪电的能量主要集中在低频和甚低频段，传播距离可达几百公里，由于在传播过程中受到地面不同电导率介质的影响，会导致其波形的幅值和相位发生偏移，在计算雷击点位置和估算峰值电流时造成较大误差。因此如何准确地评估和量化地表不同电导率对闪电电磁脉冲传播的影响，对优化站网定位和计算放电参量等问题具有重要的科学意义。

二十世纪以来，国内外众多研究学者对雷电电磁场沿地表传播特性进行了深入研究。Cooray[1]首次提出使用有限地表阻抗表达式的方法来计算雷电回击产生的水平电场，但该方法只适用于计算距雷击点200 m内产生的水平电场。Rubinstrin[2]在Cooray方法基础上，提供了一个适用于计算距闪电更远处水平电场的近似算法(Cooray-Rubinstein算法，简称C-R算法)。Shoory等[3]提出了在频域中计算雷电电磁场的天线理论方法，并得出大地电导率的变化会对水平电场产生较大影响，电导率越大，水平电场越小。……