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Schmidt, Kersten (2007): Ortung und Analyse von Blitzentladungen mittels Registrierung von VLF-Atmospherics innerhalb eines Messnetzes. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Natürliche Blitzentladungen können aufgrund ihrer abgestrahlten, elektromagnetischen Impulswellen (Atmospherics) in verschiedenen Frequenzintervallen geortet werden. Unter Verwendung magnetischer Sensoren wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Messsystem entwickelt und erprobt, dessen Detektionsschwerpunkt im VLF-Bereich liegt. Unterschiedlichste Blitzentladungen wurden mit Messnetzen in Deutschland, Brasilien und Australien gezielt geortet und analysiert. Durch eine aufwendige Ermittlung der Signalankunftszeiten an den Messstationen und die Verwendung eines erweiterten Laufzeitverfahrens zur Blitzpeilung, welches neben Länge und Breite auch die Höhe der Blitzentladung als Parameter zulässt, ergaben sich mittlere Laufzeitfehler von nur 0,2 µs. Simulationen, statistische Vergleiche und alternative Verfahren zur Blitzhöhenbestimmung belegen, dass die jeweils berechnete Höhe eine sinnvolle, physikalische Größe darstellt. Durch diese wird es möglich, Wolken- und Erdblitze auf einfache Art voneinander zu unterscheiden. Die Peilgenauigkeit und Effizienz der erfassten Blitzereignisse wurden durch Vergleiche mit einer Reihe von anderen Blitzmessnetzen untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass von unseren Netzwerken bis zu zehn Mal so viele reale Blitzereignisse gemeldet wurden. Die Vergleiche der Stromamplituden zeigen, dass die zusätzlich erfassten Ereignisse fast ausschließlich zu schwächeren Blitzen mit Entladungsströmen unter 5 kA gehören. Die starken Amplituden werden von den verschiedenen Netzen in sehr guter Übereinstimmung gemessen. Die Peildifferenzen zwischen zeitgleichen Ereignissen der verglichenen Datensätze liegen in den meisten Fällen unterhalb eines Kilometers. Aufgrund der großen Datenfülle und der Emissionshöhenbestimmung der Impulse wurde es erstmals möglich, mit einem VLF-Messnetz dreidimensionale Entladungsstrecken darzustellen. Durch die Analyse der aufgezeichneten Wellenformen wurden Einteilungen der Impulse in verschiedene Kategorien möglich. So ließen sich signifikante Unterschiede zwischen Wolken- und Erdblitzen, aber auch bei Vor- und Hauptentladungen aufzeigen.