| 1. Identity statement | |||||||||||||
| Reference Type | Thesis or Dissertation (Thesis) | ||||||||||||
| Site | mtc-m21b.sid.inpe.br | ||||||||||||
| Holder Code | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S | ||||||||||||
| Identifier | 8JMKD3MGP3W34P/3LG4CDL | ||||||||||||
| Repository | sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/04.12.01.06 | ||||||||||||
| Last Update | 2016:08.18.13.58.42 (UTC) marcelo.pazos@inpe.br | ||||||||||||
| Metadata Repository | sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/04.12.01.06.50 | ||||||||||||
| Metadata Last Update | 2022:03.18.22.15.44 (UTC) administrator | ||||||||||||
| Secondary Key | INPE-17710-TDI/2463 | ||||||||||||
| Citation Key | Campos:2016:MeLeMu | ||||||||||||
| Title | On the mechanisms that lead to multiple ground contacts in lightning  | ||||||||||||
| Alternate Title | Sobre os mecanismos que levam à produção de múltiplos pontos de contato em relâmpagos | ||||||||||||
| Course | GESATM-CEA-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR | ||||||||||||
| Year | 2016 | ||||||||||||
| Date | 2016-05-11 | ||||||||||||
| Access Date | 2024, Apr. 20 | ||||||||||||
| Thesis Type | Tese (Doutorado em Geofísica Espacial/Ciências Atmosféricas) | ||||||||||||
| Secondary Type | TDI | ||||||||||||
| Number of Pages | 280 | ||||||||||||
| Number of Files | 1 | ||||||||||||
| Size | 62276 KiB | ||||||||||||
| 2. Context | |||||||||||||
| Author | Campos, Leandro Zanella de Souza | ||||||||||||
| Committee | Lago, Alisson Dal (presidente) Pinto Junior, Osmar (orientador) Cummins, Kenneth L. (orientador) Gobbi, Delano Saba, Marcelo Magalhães Fares Bourscheidt, Vandoir Saraiva, Antonio Carlos Varela | ||||||||||||
| e-Mail Address | leandro.zanella@gmail.com | ||||||||||||
| University | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) | ||||||||||||
| City | São José dos Campos | ||||||||||||
| History (UTC) | 2016-04-12 01:23:38 :: leandro.zanella@gmail.com -> administrator :: 2016-04-12 07:48:55 :: administrator -> yolanda :: 2016-05-05 14:56:01 :: yolanda -> administrator :: 2016-06-04 05:08:26 :: administrator -> leandro.zanella@gmail.com :: 2016-06-07 01:10:35 :: leandro.zanella@gmail.com -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2016-06-07 12:22:50 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> administrator :: 2016-08-11 12:35:13 :: administrator -> yolanda :: 2016-08-11 12:35:36 :: yolanda -> yolanda.souza@mcti.gov.br :: 2016-08-11 13:31:51 :: yolanda.souza@mcti.gov.br -> marcelo.pazos@inpe.br :: 2016-08-18 12:54:07 :: marcelo.pazos@inpe.br :: -> 2016 2016-08-18 13:59:06 :: marcelo.pazos@inpe.br -> administrator :: 2016 2022-03-18 22:15:44 :: administrator -> :: 2016 | ||||||||||||
| 3. Content and structure | |||||||||||||
| Is the master or a copy? | is the master | ||||||||||||
| Content Stage | completed | ||||||||||||
| Transferable | 1 | ||||||||||||
| Keywords | lightning cloud-to-ground discharges cluster analysis ground contact points multiple ground terminations relâmpagos descargas nuvem-solo análise de agrupamento pontos de contato múltiplas terminações no solo | ||||||||||||
| Abstract | Negative cloud-to-ground (-CG) lightning is an essentially discrete phenomenon (with multiple individual return strokes) and frequently strikes ground on more than one location. The main objective of this thesis work is to bring new light into the mechanisms through which a CG can produce more than one ground termination and which factors modulate that characteristic. The first step towards that goal was the development of an algorithm, named groupGCP, that is capable of processing data provided by VLF/LF Lightning Location Systems (LLS) and deriving ground contact point (GCP) information by grouping each stroke into an optimized strike point position. This is the first method of this kind that makes full use of all error ellipse parameters provided by some of the present day sensor technologies. The second step concerns detailed individual case studies of lightning events. The first of these analyses approaches the phenomenology of forked and upward-illumination strokes. They are capable of touching ground at multiple locations within very short intervals, ranging from a few microseconds up to a few milliseconds. Some crucial differences between these two classes of events are identified and discussed in detail. Next, the more common subsequent new ground contact (NGC) stroke is analyzed from data provided by a three-dimensional VHF Lightning Mapping Array (LMA) along with auxiliary information provided by VLF/LF LLS, video and electric field records. Three very distinct mechanisms that lead to NGC subsequent strokes were identified: Type I consists of dart leaders that diverge from the path of the preceding stroke; Type II originate from in-cloud horizontally propagating channels that move away from the preceding GCP during the interstroke interval; and Type III consists of NGC subsequent strokes that originate as apparently independent stepped leader processes. The sample of events of each class suggests that Type I commonly produce ground terminations up to 1 km away from the preceding GCP, while Types II and III may lead to horizontal separations between GCPs of more than 7 km. In the third step some factors that may modulate the occurrence and characteristics of multi-grounded flashes are analyzed. Spatial distributions are compared with complex terrain features (both absolute altitude and high spatial frequency variations) for three different domains. No consistent correlation was found for all of them and, although some insights could be obtained, further investigations with additional instruments are necessary to evaluate any possible relationship. Also, diurnal climatology of the mean number of channels per flash and the separation between them were obtained. All three domains presented very similar diurnal cycles, suggesting that there may be driving factors or mechanisms that are shared among all of them. However, the possibility that the observed trends are actually caused by classification errors by the algorithm is also discussed. Finally, the thesis concludes with two examples of technological applications of the groupGCP algorithm: the improvement of risk assessment techniques that are suggested by international lightning protection standards, and the analysis of lightning-caused power line faults. RESUMO: Relâmpagos nuvem-solo negativos são fenômenos essencialmente discretos (apresentando múltiplas descargas de retorno individuais) e frequentemente atingem o solo em mais de um local. O objetivo principal desta tese é obter novas informações acerca dos mecanismos através dos quais um relâmpago pode produzir mais de um ponto de contato. O primeiro passo nesta direção consiste no desenvolvimento de um algoritmo denominado groupGCP, capaz de processar dados de redes de detecção de larga escala (em VLF/LF) e obter informações de pontos de contato ao agrupar descargas de retorno individuais. Este é o primeiro método desta natureza que utiliza integralmente as informações de elipses de erro fornecidas por alguns tipos de sensores atuais. O segundo passo envolve estudos de caso detalhados de relâmpagos individuais. A primeira destas análises aborda a fenomenologia de relâmpagos bifurcados e do tipo ${"}$upward illumination${"}$. Esta classe de fenômenos é capaz de tocar o solo em múltiplos locais dentro de períodos de tempo muito curtos, de alguns microssegundos até alguns milissegundos. Algumas diferenças cruciais entre os dois tipos foram identificadas e discutidas em detalhes. Em seguida, casos de formação de novos pontos de contato em descargas de retorno subsequentes são analisados através de dados de mapeamento em três dimensões fornecidos por uma rede LMA (Lightning Mapping Array) juntamente com dados auxiliares de redes de detecção em VLF/LF, vídeo e campo elétrico. Três mecanismos distintos de iniciação de novos pontos de contato foram identificados: Tipo I consiste em líderes contínuos que divergem do canal de uma descarga anterior; Tipo II origina-se em canais que se propagam horizontalmente no interior da nuvem de tempestade; e Tipo III consiste em descargas de retorno subsequentes que se formam em líderes escalonados independentes. A amostra de eventos de cada classe sugere que Tipo I normalmente produz pontos de contato a até 1 km do ponto anterior, enquanto Tipos II e III podem levar a separações entre contatos de até mais de 7 km. No terceiro passo alguns fatores que podem modular a ocorrência e características de relâmpagos com múltiplos pontos de contato são analisados. Distribuições espaciais foram comparadas com dados de relevo (tanto em altitude absoluta quanto em variações espaciais de alta frequência) em três domínios diferentes. Nenhuma correlação consistente entre os três domínios pôde ser encontrada, e ainda que algumas informações novas tenham sido obtidas, estudos futuros com instrumentos adicionais são necessárias. Climatologias diurnas foram geradas para o número médio de canais por raio e a separação entre eles. Os três domínios apresentaram ciclos diurnos bastante semelhantes, o que sugere que podem existir fatores ou mecanismos comuns a todos eles. Por outro lado, também se discute a possibilidade de que as tendências observadas foram na verdade causadas por erros de classificação do algoritmo. Finalmente, a tese é concluída com dois exemplos de aplicações tecnológicas envolvendo o uso do algoritmo groupGCP: o aprimoramento de técnicas de avaliação de risco que são sugeridas por padrões internacionais de proteção contra descargas atmosféricas, e a análise de falhas em linhas de distribuição que são causadas por relâmpagos. | ||||||||||||
| Area | CEA | ||||||||||||
| Arrangement | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção pgr ATUAIS > GES > On the mechanisms... | ||||||||||||
| doc Directory Content | access | ||||||||||||
| source Directory Content |
| ||||||||||||
| agreement Directory Content |
| ||||||||||||
| 4. Conditions of access and use | |||||||||||||
| data URL | http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3LG4CDL | ||||||||||||
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| Language | en | ||||||||||||
| Target File | publicacao.pdf | ||||||||||||
| User Group | administrator leandro.zanella@gmail.com marcelo.pazos@inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br | ||||||||||||
| Reader Group | administrator leandro.zanella@gmail.com marcelo.pazos@inpe.br yolanda yolanda.souza@mcti.gov.br | ||||||||||||
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| Copyright License | urlib.net/www/2012/11.12.14.05 | ||||||||||||
| Copy Holder | SID/SCD | ||||||||||||
| Read Permission | allow from all | ||||||||||||
| Update Permission | not transferred | ||||||||||||
| 5. Allied materials | |||||||||||||
| Mirror Repository | sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.22 | ||||||||||||
| Next Higher Units | 8JMKD3MGPCW/3F2PBEE | ||||||||||||
| Citing Item List | |||||||||||||
| Host Collection | sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 | ||||||||||||
| 6. Notes | |||||||||||||
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