Oettinger, Wolf Peter: Untersuchung von Atmospherics (atmosphärischer Impulsstrahlung) im Hinblick auf prägende Signaleigenschaften

Taunusstein : Driesen, 2008 (Driesen Naturwissenschaften). 206 S., 19 cm. - Zugl.: München, Universität, Dissertation, 2007. ISBN 978-3-936328-91-2, Softcover, 115 zum Teil farbige Abbildungen, 25 Tabellen, 43,00 Euro
Blitze sind ein faszinierendes und altbekanntes Naturphänomen. Trotzdem sind noch zahlreiche wissenschaftliche Teilaspekte ungeklärt. So gibt es z.B. bei der Initiierung von Blitzen und der Stärke von Entladungsströmen nach wie vor deutliche Erkenntnislücken. Während der Bodenblitz weitestgehend erforscht ist, sind bei den Wolkeblitzen noch viele Details ungeklärt.
Wolf Peter Oettinger beleuchtet die Gesamtblitzaktivität sowie verschiedene Blitzeigenschaften auf der Basis von Experimenten und vergleichenden Untersuchungen. Der Autor beschreibt den Aufbau eines Messnetzes, das eine umfangreiche Abbildung des Blitzgeschehens ermöglicht und stellt dabei die Detektion schwacher Blitzsignale in den Fokus seiner Untersuchungen. Die erfassten Daten werden meteorologisch nutzbar gemacht und können im Rahmen eines stabilen Gewitterfrüherkennungssystems eingesetzt werden.
Der Autor: Jahrgang 1969; Studium der Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München; 2008 ebenda Promotion. Wolf Peter Oettinger lebt seit seiner Geburt in München und ist seit einigen Jahren Geschäftsführer der Nowcast GmbH und der abs Fondsplattform GmbH. 

Danksagung
Allen die mich bei dieser Arbeit unterstützt haben möchte ich herzlich danken.
Insbesondere danke ich:
Herrn Prof. Dr. H.-D. Betz für die wissenschaftliche Betreuung der Arbeit, unzählige, meist fachliche Diskussionen, von denen ich auch weit über den Rahmen dieser Arbeit hinaus profitieren konnte, und den Glauben an eine erfolgreiche Beendigung dieser Arbeit.
Frau Prof. Dr. S. Crewell für die Übernahme der Zweitkorrektur.
Allen früheren und aktuellen Mitgliedern der Arbeitsgruppe für zahlreiche Diskussionen und ein angenehmes Arbeitsklima.
Den Mitarbeitern der mechanischen Werkstatt und der Elektronikwerkstatt für die bereitwillige Unterstützung und Erledigung vieler kleiner und großer Aufgaben.
Besonderer Dank gebührt meiner Frau Elke für den Ansporn, die unablässige Unterstützung und die engagierte Korrektur der Arbeit.
Abschließend danke ich meinen Eltern, die mir stets eine wertvolle Stütze waren und in Ihrem festen Glauben an eine Fertigstellung der Arbeit unerschütterlich waren.
München, im Mai 2008
Wolf Peter Oettinger

Aus dem Inhalt:

Danksagung
Zusammenfassung
Abstract
1 Einführung
1.1 Allgemeines zu Blitzentladungen
1.2 Definition und Beschreibung von Sferics
1.3 Überblick über die nachfolgenden Kapitel der Arbeit
2 Historie und Stand der Sfericsforschung
2.1 Allgemeines
2.2 Blitzmessung
2.2.1 Historische Sferics-Messsysteme
2.2.2 Blitzortungsverfahren
2.2.2.1 Einzelstationsverfahren
2.2.2.2 Magnetic Direction Finding-Verfahren (MDF)
2.2.2.3 Time of Arrival-Verfahren (TOA)
2.2.2.4 Kombinierte Verfahren
2.2.3 Aktuelle Sferics-Messsysteme
2.2.4 Sferics-Messmethoden
2.2.5 Erdumlaufbahngestützte Messsysteme
2.2.6 Literaturübersicht
2.3 Diskussion
3 Entladungsprozesse und theoretische Modelle
3.1 Meteorologische Grundlagen
3.2 Ladungstrennung
3.3 Entladung
3.3.1 Blitzinitiierung
3.3.2 Narrow bipolar pulses (NBP)
3.4 Blitzkanalmodelle
3.5 Ausbreitung
3.5.1 Dämpfung auf dem Ausbreitungsweg
3.5.2 Ionosphärische Reflexion
4 Systembeschreibung
4.1 Zusammenhänge zwischen Gewitter und Sferics
4.2 VLF-Sferics-Empfangssystem
4.3 VLF-Messstationennetz
4.4 Eichungen
4.4.1 Eichungen im homogenen Magnetfeld
4.4.2 Eichungen mit Hilfe von Turmeinschlägen
4.5 VHF-Sferics-Empfangssystem
5 Dateninterpretation
5.1 Datenerfassung
5.2 Datenverarbeitung
5.3 Dateninterpretation
5.4 Auswertung der Einzelsignale
5.5 Gewinnung und Erläuterung von Signalparametern
5.6 Dämpfung auf dem Ausbreitungsweg
5.7 Faktorenanalyse
5.7.1 Ziele der Faktorenanalyse
5.7.2 Methode der Faktorenanalyse
5.7.2.1 Mathematische Grundlagen der Faktorenanalyse
5.7.2.2 Faktorextraktion durch Hauptkomponentenanalyse
5.7.2.3 Bestimmung der Anzahl der Faktoren
5.7.2.4 Bewertung der Ergebnisse der Faktorenanalyse
5.7.2.5 Faktorrotation
5.7.3 Parameter der Faktorenanalyse
5.7.4 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse
5.7.5 Ergebnis und weitere Einsatzmöglichkeiten
6 Strukturanalysen von Blitzereignissen
6.1 Untersuchungen der zeitlichen Feinstruktur von Blitzereignissen
6.1.1 Überblick und Vorstellung der angewandten Methode
6.1.2 Datengewinnung und Beschreibung
6.1.3 Statistische Analyse der Feinstruktur der Blitze
6.1.3.1 Auswertung mit verschiedenen Schwellwerten
6.1.3.2 Verschiedene Signaltypen
6.1.4 Diskussion
6.2 Analyse der in Blitzereignissen beobachteten Einzelimpulsfolgen
6.3 Ausblick
7 Zusammenhänge zwischen meteorologischen Beobachtungen und Sfericsparametern
7.1 Untersuchungsmethode
7.2 Untersuchungsergebnisse
7.2.1 Rückschluss von Sferics auf die Gewitterentstehung
7.2.2 Rückschluss von Sferics auf den Entwicklungszustand von Gewitterzellen
7.2.3 Korrelationsuntersuchungen zwischen meteorologischen Wetterklassen und Sfericsparametern
7.2.4 Korrelationsuntersuchungen zwischen meteorologischen Beobachtungsvariablen und Sfericsparametern
7.3 Zusammenfassung
8 Vollautomatisches Gewitterwarnsystem
8.1 Einführung
8.2 Grundsätzliche Funktionsweise und Anwendungsvarianten
8.2.1 Etablierung des Warnsystems in 1998
8.2.2 Erweiterung und Erprobung in der Saison 1999
8.2.3 Saison 2000
8.2.4 Saison 2001
8.2.5 Saison 2002 und 2003
8.3 Ergebnisse
8.4 Ausbau des automatischen Gewitterwarnsystems zur Erkennung extremer Wettersituationen im Nowcast-Bereich
9 Systemvergleiche
9.1 Vergleiche mit einem kommerziellen System
9.1.1 Vergleich von Messungen an Einzelstationen
9.1.2 Vergleich gepeilter Daten
9.1.3 Vergleich gepeilter Daten hinsichtlich der Amplitudenverteilung
9.2 Vergleich VHF-VLF
9.2.1 Beispiele für VHF-Signalformen
9.2.2 Datengrundlage
9.2.3 Ergebnisse und Vergleich
10 Zusammenfassung und Ausblick
10.1 Unterscheidung von Wolke- und Erdblitzen
10.2 Gewitterfrüherkennung und meteorologische Zusammenhänge mit Sferics
10.3 Vergleich mit Messungen im VHF-Bereich
10.4 Faktorenanalyse
10.5 Fazit und Ausblick
Literaturverzeichnis
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