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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATELG3| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | Observação e modelagem dos processos físicos envolvidos naformação das descargas atmosféricas |
| Autor(es): | Miguel de Brito Guimaraes Neto |
| Primeiro Orientador: | Silverio Visacro Filho |
| Primeiro membro da banca : | Clever Sebastiao Pereira Filho |
| Segundo membro da banca: | Fernando Henrique Silveira |
| Terceiro membro da banca: | Osmar Pinto Junior |
| Quarto membro da banca: | Marcelo Magalhães Fares Saba |
| Resumo: | Neste trabalho investigaram-se características dos canais positivos e negativos de descargas nuvem-solo negativas, na fase imediatamente anterior ao início da descarga de retorno. A discussão se baseia em medições de corrente, campo elétrico, luminosidade e em vídeos de câmera ultrarrápida, obtidos simultaneamente na Estação de Pesquisa do Morro do Cachimbo (MCS). Tais medições configuram os registros mais completos de descargas naturais apresentados na literatura até o presente momento. Os desenvolvimentos realizados no contextodesta tese envolveram a implantação de melhorias nos sistemas de medição da estação, com vistas à obtenção de resultados de maior confiabilidade, e o monitoramento desses sistemas por duas temporadas de chuvas. As interpretações desenvolvidas a partir das correspondentes medições resultaram em contribuições significativas em três campos distintos. Primeiramente, no que diz respeito aos canais negativos, os resultados revelaram variações muito reduzidas navelocidade de propagação na fase final de desenvolvimento dos canais (últimas centenas de metros propagados). Além disso, foi documentada uma observação muito rara. Esta consistiu no desenvolvimento contínuo do canal descendente que precedeu uma primeira descarga de retorno na torre de MCS, diferente da usual propagação por passos. Em relação à propagação de canais ascendentes positivos, este trabalho identificou uma condição comum de iniciação dos canais em todas as correntes medidas em MCS, consistindo em um limiar de corrente contínua de 4 A. Este limiar corresponde a um campo elétrico ao nível do solo deaproximadamente 60 kV/m, medido a 50 m de distância da torre. A partir de evidências experimentais e de análises de dados disponíveis na literatura, o trabalho concluiu que canais positivos se propagam de forma contínua, sem envolver passos. A velocidade de propagaçãodos canais positivos filmados apresentou dispersão elevada em relação a um valor médio, que se mostrou muito menor que o correspondente em canais descendentes negativos. Finalmente, foram determinados, pela primeira vez na literatura, pares de distâncias de indução do canalascendente (SDs) e correntes medidas diretamente de primeiras descargas de retorno. As SDs foram calculadas a partir de quatro metodologias distintas. Foi demonstrado que distâncias de indução determinadas exclusivamente a partir de vídeos podem apresentar valores subestimados. O uso do critério de iniciação do canal ascendente de 4 A foi introduzido nos cálculos e uma nova metodologia para determinação da SD exclusivamente a partir dos registros de corrente foi desenvolvida. Esta metodologia foi aplicada a 17 correntes de primeira descarga. Os resultados confirmaram a tendência de crescimento da SD com o aumento da amplitude de corrente. Além disso, foi observada uma dispersão muito elevada deste parâmetroem eventos que exibiam valores comparáveis de pico de corrente, o que foi atribuído ao caráter aleatório e imprevisível da geometria das ramificações do canal descendente negativo. |
| Abstract: | This work addressed features of positive and negative leaders in the phase just preceding the attachment in negative CG lightning, based on experimental results. These results consist of simultaneous records of current, electric fields, luminosity and high-speed videos obtainedat Morro do Cachimbo Station (MCS) and presented for the first time in literature. The developments involved the improvement of the local measuring systems to enhance the reliability of their results and the monitoring of the related quantities during two storm seasons. The interpretation of the results led to significant contributions in three fields. First, regarding the propagation of negative leaders, the results revealed a relatively small variation of the leader speed in the last few hundred meters propagated distance in all measured events. Also, a rareobservation was documented, consisting of the continuous propagation of the negative downward leader preceding a first stroke, different from the usual stepwise propagation. With respect to upward positive leaders, the work identified a common initiation condition in all currents measured recently at MCS, consisting of a 4-A threshold continuous current measured at the tower base. This threshold corresponds to an electric field at ground, measured 50 m away from the tower, of about 60 kV/m. Based on experimental evidences and the analysis of the literature, the work concluded that positive leaders develop continuously, without stepping. The propagation speed of the recorded positive leaders exhibited high dispersion, around an average value significantly lower than that of the negative leaders. Finally, for the first time, the work determined pairs of striking distance (SD) and directly measured current of first return strokes. The SDs were determined according to four different methodologies. It was shown that SD determined solely from high-speed video can be significantly underestimated. The use of the 4-A condition for the upward leader initiation was introduced in SD calculation and a new methodology to determine the SD solely from records of current was developed. This methodology was applied to determine the SD of 17 first return strokes. The results confirmedthe trend of striking-distance increase with increasing peak current and denoted a very high dispersion of the striking distance in events exhibiting comparable peak currents, attributed to unpredictable geometrical distribution of the multiple branches in the individual negativeleaders. |
| Assunto: | Raio Engenharia elétrica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATELG3 |
| Data do documento: | 31-Jul-2017 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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