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@PhDThesis{Silva:2018:EsReCo,
               author = "Silva, Larissa Antunes da",
                title = "Um estudo da rela{\c{c}}{\~a}o entre corrente el{\'e}trica e 
                         luminosidade, extra{\'{\i}}da de c{\^a}meras de alta 
                         velocidade, de descargas atmosf{\'e}ricas",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2018",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2018-05-03",
             keywords = "rel{\^a}mpagos nuvem-solo, c{\^a}mera de alta velocidade, rede 
                         de detec{\c{c}}{\~a}o de rel{\^a}mpagos, pico de corrente, glm, 
                         lightning, lightning cloud-to-ground lightning flashes, high-speed 
                         camera, lightning location system, peak current.",
             abstract = "O objetivo principal do trabalho foi estudar a rela{\c{c}}{\~a}o 
                         entre a luminosidade das descargas de retorno de rel{\^a}mpagos 
                         nuvem-solo naturais, registradas por c{\^a}mera de alta 
                         velocidade, e os picos corrente destas descargas de retorno 
                         medidos por redes locais de detec{\c{c}}{\~a}o de 
                         rel{\^a}mpagos. Os dados foram coletados durante quatro campanhas 
                         de coleta de dados realizadas no ver{\~a}o de 2011/2012, de 
                         2012/2013 e 2013/2014, no Brasil e no ver{\~a}o de 2017 nos 
                         Estados Unidos (EUA). Ao todo 1122 rel{\^a}mpagos foram 
                         analisados, seguindo alguns crit{\'e}rios de sele{\c{c}}{\~a}o 
                         que consideram a visibilidade do canal das descargas de retorno, 
                         casos em que foi poss{\'{\i}}vel observar a presen{\c{c}}a de 
                         chuva, ou que estavam saturados, foram exclu{\'{\i}}dos da 
                         an{\'a}lise. Al{\'e}m disso, foram selecionados para este 
                         trabalho, apenas os casos que tiveram ao menos cinco descargas de 
                         retorno detectadas por pelo menos uma das redes locais de 
                         detec{\c{c}}{\~a}o de rel{\^a}mpagos. Como resultado, 66 
                         rel{\^a}mpagos foram escolhidos para serem analisados nesse 
                         trabalho. Na primeira parte da an{\'a}lise os dados foram 
                         analisados caso a caso por conta da luminosidade relativa, 
                         extra{\'{\i}}da das c{\^a}meras, n{\~a}o ser uma grandeza 
                         compar{\'a}vel entre v{\'{\i}}deos. Al{\'e}m disso, os casos 
                         foram separados em dois grupos. O primeiro, foi o grupo de dados 
                         coletados no ver{\~a}o de 2011/2012, per{\'{\i}}odo em que 
                         havia duas redes de detec{\c{c}}{\~a}o de rel{\^a}mpagos, 
                         instaladas tempor{\'a}riamente na regi{\~a}o, devido ao projeto 
                         CHUVA. Os resultados das 3 redes de detec{\c{c}}{\~a}o 
                         BrasilDAT, LINET e TSL200 foram comparados entre si. O segundo, 
                         foi o grupo de dados do ver{\~a}o de 2012/2013 e 2013/2014 
                         realizadas no Brasil e ver{\~a}o de 2017, realizada nos EUA. A 
                         rede BrasilDAT foi utilizada para os dados do Brasil e a rede 
                         ENLTN para os dados dos EUA. As duas redes utilizam sensores da 
                         empresa EarthNetworks. Foram aplicados aos dados dois m{\'e}todos 
                         de extra{\c{c}}{\~a}o da luminosidade do canal da descarga de 
                         retorno. O m{\'e}todo de {\'a}rea fixa considerou o mesmo 
                         tamanho de janela, em pixeis (30x15), para todos os casos, 
                         independentemente do tamanho ou dist{\^a}ncia do canal. O outro 
                         m{\'e}todo utilizou a fotogrametria em cada caso para encontrar a 
                         raz{\~a}o pixel por metro. A luminosidade relativa foi comparada 
                         com picos de corrente, e ajustes lineares proveram a 
                         rela{\c{c}}{\~a}o entre as duas grandezas. Na segunda parte da 
                         an{\'a}lise, foram utilizados os ajustes lineares de cada 
                         rel{\^a}mpago nuvem-solo analisado, para se estimar o pico de 
                         corrente. Ao transformar luminosidade relativa em pico de corrente 
                         torna-se poss{\'{\i}}vel a compara{\c{c}}{\~a}o entre todos os 
                         casos estudados. O valor do quadrado do coeficiente linear entre o 
                         pico de corrente estimado pela luminosidade extra{\'{\i}}da pelo 
                         m{\'e}todo de {\'a}rea fixa (30x15) e pico de corrente medido 
                         pelas redes de detec{\c{c}}{\~a}o foi 0,77 e para o pico de 
                         corrente estimado pela luminosidade extra{\'{\i}}da pelo 
                         m{\'e}todo da fotogrametria foi 0,73. Esses resultados mostram 
                         que no geral existe uma boa correla{\c{c}}{\~a}o entre a 
                         luminosidade extra{\'{\i}}da das imagens das c{\^a}meras para 
                         os dois m{\'e}todos e esse resultado foi pr{\'o}ximo do 
                         resultado obtido por outros autores onde as an{\'a}lises foram 
                         realizadas a partir de medidas diretas de corrente em 
                         rel{\^a}mpagos induzidos por foguetes. A {\'u}ltima parte deste 
                         trabalho foi utilizar os dados de rel{\^a}mpagos nuvem-solo 
                         registrados nos EUA, durante o ver{\~a}o de 2017 para analisar o 
                         que {\'e} visto pelo imaginador geoestacion{\'a}rio GLM, a bordo 
                         do sat{\'e}lite xii GOES-16, buscando verificar se existe alguma 
                         correla{\c{c}}{\~a}o entre a luminosidade(energia) visto no topo 
                         das nuvens pelo GLM e o pico de corrente das descargas para cada 
                         descarga de retorno registrada pela c{\^a}mera de alta 
                         velocidade. Os resultados apresentados neste trabalho mostram que 
                         {\'e} poss{\'{\i}}vel estimar o pico de corrente das descargas 
                         naturais atrav{\'e}s da luminosidade extra{\'{\i}}da das 
                         imagens das c{\^a}meras de alta velocidade e que existe uma boa 
                         correla{\c{c}}{\~a}o entre a luminosidade das descargas de 
                         retorno, extra{\'{\i}}da das imagens de c{\^a}meras de alta 
                         velocidade, e o pico de corrente medido pelas redes de 
                         detec{\c{c}}{\~a}o de rel{\^a}mpagos para casos que tenham boas 
                         condi{\c{c}}{\~o}es de visibilidade. Os resultados da 
                         compara{\c{c}}{\~a}o dos rel{\^a}mpagos nuvem-solo, registrados 
                         pelas c{\^a}meras de alta velocidade, com os dados do sensor 
                         {\'o}tico GLM, mostraram que algumas descargas de retorno foram 
                         registras simultaneamente pelos dois instrumentos, por{\'e}m 
                         n{\~a}o {\'e} poss{\'{\i}}vel estimar a intensidade da 
                         corrente das descargas de retorno dos rel{\^a}mpagos, pois esse 
                         instrumento s{\'o} consegue registrar a radia{\c{c}}{\~a}o 
                         luminosa emitida no topo das nuvens. Somente com os dados 
                         utilizados na an{\'a}lise deste trabalho n{\~a}o foi 
                         poss{\'{\i}}vel identificar qual parte do rel{\^a}mpago {\'e} 
                         vista pelo GLM. ABSTRACT: The main goal of the work was to study 
                         the relationship between the return stroke luminosity of natural 
                         cloud-to-ground lightning flashes, recorded by high-speed camera, 
                         and the peak current of these return stroke measured by local 
                         lightning location system. Data were collected during four data 
                         collection campaigns that were conducted during the summer of 
                         2011/2012, 2012/2013 and 2013/2014, in Brazil and summer of 2017 
                         in the United States (USA). Over all 1122 lightning flashes were 
                         analyzed, following some selection criteria that consider the 
                         visibility of the return stroke channel, cases in which it was 
                         possible to see the presence of rain, or that were saturated, were 
                         excluded from the analysis. In addition, we selected for this work 
                         only the cases that had at least five return strokes detected by 
                         at least one of the local lightning location system, As result, 66 
                         lightning flashes were chosen to be analyzed in this work. In the 
                         first part of the analysis the data, were analyzed case by case 
                         because the relative brightness, extracted from the cameras, was 
                         not a comparable magnitude between videos. In addition the cases 
                         were separated into two groups. The first one was the data group 
                         collected during the summer 2011/2012, during which there were two 
                         temporary installed lightning location system in the region. Due 
                         to the CHUVA project. The results of the 3 lightning location 
                         system, BrasilDAT, LINET and TSL200 were compared to each other. 
                         The second one was the data group of the summer 2012/2013 and 
                         2013/2014 in Brazil and summer of 2017 in the USA. The lightning 
                         location system BrazilDAT was used for data from Brazil and ENLTN 
                         for US data. Both systems use sensors from the company 
                         EarthNetworks. Two methods of extracting the luminosity of the 
                         return stroke channel were applied to the data. The fixed area 
                         method considered the same window size, in pixels (30x15), for all 
                         cases, regardless of the size or distance of the channel. The 
                         other method applied the photogrammetry in each case to find the 
                         ratio pixel per meter. Relative luminosity was compared with the 
                         peak current, and linear adjustments provided the relationship 
                         between the two magnitudes. In the second part of the analysis, 
                         the linear adjustments of each analyzed cloud-to-ground lightning 
                         flashes were used to estimate the peak current. By transforming 
                         relative luminosity into peak currents, it is possible to compare 
                         all the cases studied. The square value of the linear correlation 
                         coefficient between the peak current estimated by the luminosity 
                         extracted by the fixed area method (30x15) and the peak current 
                         measured by the lightning location systems 0.77 and for the peak 
                         current estimated by the luminosity extracted by the 
                         photogrammetry method was 0.73. These results show that in 
                         general, there is a good correlation between the luminosity 
                         extracted from the images of the cameras for the two methods and 
                         this result xiv was similar to the result obtained by other 
                         authors where the analyzes were carried out from direct measures 
                         of current in lightning induced by rockets . The last part of this 
                         work was to use the data from cloud-ground lightning, registered 
                         during the summer of 2017 in USA, to analyze what is seen by the 
                         geostationary imager GLM onboard the GOES-16 satellite, looking 
                         for verify if there is some correlation between the luminosity 
                         (energy), seen at the top of the clouds by the GLM, and the peak 
                         current of the discharges for each return stroke recorded by the 
                         high-speed camera. The results presented in this work show that it 
                         is possible to estimate the peak current of the natural discharges 
                         through the luminosity extracted from the images of the high speed 
                         cameras and that there is a good correlation between the 
                         luminosity of the return stroke extracted from the images of high 
                         speed cameras , and the peak current measured by lightning 
                         location system for cases with good visibility conditions. The 
                         results of the comparison of the cloud-ground lightning, recorded 
                         by the high-speed cameras with the data of the optical sensor GLM, 
                         showed that some return strokes were recorded simultaneously by 
                         the two instruments, but it is not possible to estimate the 
                         current intensity of the return strokes of the lightning, since 
                         this instrument can only register the light radiation emitted at 
                         the top of the clouds. Only with the data used in the analysis od 
                         this work could not identify which part of the lightning is seen 
                         by GLM.",
            committee = "Saba, Marcelo Magalh{\~a}es Fares (presidente) and Pinto Junior, 
                         Osmar (orientador) and Saraiva, Antonio Carlos Varela (orientador) 
                         and Vieira, Luis Eduardo Antunes and Alval{\'a}, Pl{\'{\i}}nio 
                         Carlos and Piantini, Alexandre and Albrecht, Rachel Ifanger",
         englishtitle = "A study of the relationship between electric current and 
                         luminosity, extracted from high-speed cameras, of atmospheric 
                         discharges",
             language = "pt",
                pages = "251",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3R4JD9E",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34R/3R4JD9E",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "30 nov. 2020"
}


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