最大熵原理在闪电时程方程中的应用分析
摘要
闪电发生、发展的过程中,通常伴有大量的雷电流泄放。在高科技发展的新时代,闪电造成的危害和损失越来越严重。它可破坏高压输电线、诱发森林火灾、影响现代通讯和计算机的广泛应用,造成飞行事故、干扰火箭和导弹的发射,破坏建筑物、造成人畜伤亡等等。因此,加大防雷减灾工作力度,提高雷电监测预警精度势在必行。本文以最大熵原理为依据来探寻闪电发生、发展过程中的内在规律,通过对雷暴过程中闪电总量与闪电频次的关系分析,发现闪电总量与闪电频次之间遵从负指数的关系,在半对数坐标中呈线性关系。在此基础上,利用相对闪电量及其相对历时时间之间的函数关系,推导出了闪电历时方程l t[1 (1 I0 ) lnt]L T I T= ? ?。为验证所推函数的正确性,本文选取江苏省闪电定位仪中2007-2009 年中20次雷暴日资料对结论进行检验,发现拟合结果与所推结论基本一致。从而论证了将最大熵原理用于闪电历时研究的正确性,该公式可为闪电短时预测提供参考。但在雷暴云发展的不同阶段,由于云的动力热力机制以及地域的差异较大,造成闪电频次分布具有局部规律性,无法用最大熵原理对其进行解释,因此所推公式并不能用于所有的情况,一般而言,对于一个完整的雷暴过程是适用的。本文仅选取江苏地区闪电定位仪的资料进行验证,比较单一,有待于寻求更多地区和类型资料对公式加以验证和推广。