雷暴中的反极性放电和电荷结构

通过对闪电VHF辐射源高时空分辨率的三维观测资料的分析，揭示了在具有正常三极性电荷结构的雷暴云中，云内放电不仅发生于上部正电荷区与中部主负电荷区之间，还存在着反极性放电过程，它起始于中部负电荷区，向下传输到下部正电荷区后水平发展，除极性相反外，其特性与发生在上部正电荷区与中部主负电荷区的闪电一致，进一步证实雷暴下部正电荷区的存在，并且这一正电荷区参与放电过程，同时还发现，某些雷暴云中或雷暴云发展的某些阶段可以呈现出与正常极性相反的电荷结构，即在雷暴云中部是主正电荷区，而上部为负电荷区。，在它们之间有反极性放电过程发生，表明雷暴云中丰在反极性起电机制，以及雷暴电荷结构的复杂性。     

雷暴中放电过程的模式研究

利用二维时变动力和电模式对雷暴的放电活动进行的数值计算结果表明：雷暴的放电过程 主要发生在模拟雷暴云发展到３０￣４５ｍｉｎ期间，对应于上气气流速度开始减弱阶段，放电的始发位置主要集中在４．４￣４．８和６．４￣６．８ｋｍ高度上，其相应的环境温度约为－１０和－２５℃。在三极性电荷结构的模拟雷暴云中，大约有１０％的闪电是在雷暴云中部负电荷区与上部正电荷区之间发生。９０％的闪电则发生在雷暴云中部负电荷区与     

超级单体雷暴中闪电VHF辐射源的时空分布特征

利用闪电VHF辐射源高时空分辨率的三维观测资料, 对3个超级单体雷暴的闪电VHF辐射源的时空分布特征进行了分析, 结果表明对流风暴中的闪电洞(即闪电空白区)或闪电环(即环状闪电空白区)与强上升气流密切相关, 闪电洞的直径可达5~6 km, 持续时间长短不等. 在产生龙卷风的灾害性风暴中, 闪电洞的持续时间有时长达20多分钟, 且闪电洞出现在龙卷风发生之前. 在龙卷风发生期间, 闪电洞最为明显, 并在闪电洞上方15~16 km高度有独立于其他闪电的辐射发生. 在闪电洞周围, 闪电通道呈顺时针方向的旋转状, 且没有明显的双层结构, 闪电洞对应于雷暴中的强上升气流区, 闪电辐射源时空分布特征在一定程度上反映了雷暴的对流结构. 同时, 在这些雷暴中主要以大量正极性地闪为主, 正地闪的发生频数最大可达6次/min, 正地闪峰值有时出现在龙卷风发生之前, 有时在之后.     

中国大陆地区雷暴上方的巨大喷流

巨大喷流(gigantic jet)是发生在雷暴云上方的一类大尺度瞬态放电现象,将雷暴云和电离层直接电连接起来.与发生在雷暴云上方的其他放电现象相比,巨大喷流很难在地面观测到.2010年8月12日晚,在我国大陆地区黄海附近雷暴上方(雷暴中心位于35.6°N,119.8°E)观测到一例巨大喷流放电事件,这是迄今为止观测到的距离赤道最远的发生在夏季雷暴上方的巨大喷流.研究结果表明,观测到的巨大喷流放电顶端约位于地面上方89km.产生巨大喷流的雷暴是一个多单体雷暴,巨大喷流出现在雷暴发展阶段,云顶最低亮温约为73℃,最大回波顶高为17km,45dBZ雷达回波顶高位于12～14km.与已有研究结果巨大喷流产生前后正地闪占主导不同,本文得到在巨大喷流产生前后负地闪占主导,而且负地闪在整个雷暴过程中占主导,表明产生巨大喷流雷暴的雷电活动特征存在多样性.另外,本文观测结果是两个雷暴过程产生了两类不同的放电事件,产生巨大喷流的雷暴仅产生了这次巨大喷流,而另外一次雷暴则只产生了5次红色精灵.这一研究结果丰富了对已有产生巨大喷流的雷暴的认识.此外,由于本文观测到的巨大喷流处在台湾FORMOSAT II卫星搭载的ISUAL(Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightnings)观测设备的有效探测范围(30°S～30°N)之外,因此,本文也是对台湾卫星观测结果的有益补充.     

地球放气、热红外异常与地震活动

一、卫星热红外异常与地震 地震时各震块间彼此摩擦生成大量热,足以使沿着断层两侧的岩石和土壤里的水汽化,并产生大量的电荷,如同雷暴中放电那样,地震产生的电场的强烈放电使低空气体被电离,形成各种波段的地光(包括红外异常)现象。在中强地震前,由于断层释气量的大量增加,在低空电     

一次单体雷暴云的穿云电场探测及云内电荷结构

自行设计制作了携带GPS的强电场探空系统, 可以获取探测路径上的电场垂直分量、温度、相对湿度和GPS定位数据. 2008年夏季, 在地面大气平均电场仪以及一部X波段天气雷达的配合下, 在甘肃平凉地区进行了雷暴云内的电场探空实验, 获得了中国内陆高原地区雷暴云内的电场廓线资料. 通过对一次过顶雷暴活跃阶段的探空资料分析, 表明在雷暴云及其下边界存在4个电荷区域: 在海拔高度4.3~4.5 km之间(云底)存在一个负屏蔽电荷层; 在4.5~5.3 km存在一个正电荷区, 对应3~2℃温度层; 在5.4~6.6 km存在一个负电荷区, 对应温度–3~–10℃; 在6.7~7.2 km存在一个正电荷区, 对应温度–11~–14℃. 本文提供的观测结果支持中国内陆高原地区雷暴云内(0℃层之上)存在三极性电荷结构, 但下部正电荷区较正常三极性结构要强的结论.     

发生于山东沿海雷暴云上方的红色精灵

红色精灵(red sprite)不同于发生在对流层中的雷电, 它一般发生在雷暴云上方40~90 km之间, 通常认为是由强烈的雷电引起的. 2007年夏季, 在山东沾化首次观测到17次红色精灵, 一次发生在7月28日, 雷暴中心位于山东省冠县, 与观测站的距离约为272 km, 另外16次红色精灵发生在8月1日深夜至8月2日凌晨, 雷暴中心与观测站的距离约为315 km. 记录到的所有红色精灵均成簇(cluster)出现, 而且, 红色精灵呈现出多种形态, 有柱状, 带有天使状翅膀的柱状、胡萝卜状和跳舞状等. 红色精灵持续的时间范围为40~160 ms, 几何平均值约为61 ms. 红色精灵与母体雷电的时间差范围在3.4~11.8 ms之间, 几何平均值为7.1 ms. 在红色精灵发生时段, 正地闪在总地闪中所占的比例约是没有产生红色精灵时段所占比例的7倍. 红色精灵并不常出现在对流发展较旺盛阶段, 而是在雷暴系统开始减弱阶段频繁出现.     

驾驭雷电新技术

<正>全球平均每分钟遭受约2000次雷暴雷电是蕴含能量最大的自然事件之一。地球上每年大约会产生14亿次闪电。一道闪电的长度最短为100米,最长可达数千米。闪电的温度从1.7万摄氏度至2.8万摄氏度不等,约为太阳表面温度的3至5倍。闪电以其明亮的闪光点亮天空,呈“之”字形划过天空,而不是以直线形式在雷、雨、云和地面之间放电。当空中的冷暖气流相遇时,暖空气将会上升。在上升的过程中,暖空气中的水滴和冷空气中的冰晶彼此碰撞再分开,这种摩擦使云层中产生净电荷。上升的气流将较轻且带有正电荷的冰晶继续抬升到云层的上部,     

北京一次典型灾害性雹暴、大风的形成过程与云物理特征

利用MM5中尺度模式和强风暴模式对北京2003年8月23日晚发生的一次强雷暴、大风天气的形成过程与云物理结构特征进行了分析研究.研究结果表明,北京地区特有的地形、冷暖气流分布特征对强灾害性风暴的发生、发展和维持具有非常显著的作用.西风气流经过地势较高的地区时,由于受太阳辐射加热和地形抬升的共同作用,易形成对流单体,在随高空气流向地势较低的城区移动过程中,暖湿空气从云体前方进入云体,对流得到显著加强,在云的中上部形成大量的霰/雹粒子.降水主要是由于霰/雹粒子通过融化层融化形成的.强下沉气流主要是由霰/冰雹的拖曳、融化以及雨水的蒸发冷却过程形成的负浮力效应产生的,这种强下沉气流在地面辐散导致地面瞬时局地灾害性大风.同时,强辐散出流也迫使暖湿气流更大程度地抬升而形成新的云系,使强风暴系统得到进一步发展和维持.     

脉冲极性对反铁电陶瓷电子发射特性影响

采用镧改性锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料, 在10^-1 Pa真空环境下研究了正极性脉冲和负极性脉冲激励下陶瓷的电子发射特性. 正极性脉冲激励时, 较低激励电压下发射电流为双峰发射, 较高激励电压下发射电流为三峰发射. 负极性脉冲激励时, 发射电流始终为双峰发射. 分析了反铁电陶瓷强电子发射的内在机制, 反铁电陶瓷强电子发射是场发射和极化反转共同作用的结果, 三接点处电场增强在三接点附近区域形成局域铁电宏观畴导致反铁电陶瓷初始电子发射.     

20世纪80年代后期西北太平洋夏季海表温度异常的年代际变化

揭示了1968～2002年期间西北太平洋夏季平均海表温度在20世纪80年代后期经历了一次年代际变化, 该年代际变化表现为西北太平洋(100°~180°E, 0°~40°N)夏季海表温度经验正交分析的第一模态由频繁的负位相转变为强的正位相, 该模态解释了总方差的30.5%. 在1968~1987年期间, 海表温度第一模态的负位相盛行(平均偏差为-0.586), 相应地, 负的海表温度异常占据了日本以南的西北太平洋和中国边缘海区; 而1988~2002年期间, 海表温度第一模态显示出强的正极性(平均偏差为0.781), 因此正的海表温度异常出现在西北太平洋. 伴随着夏季海表温度的年代际变化, 中国南部和东南部夏季平均降水量的增加超过了40 mm, 达到了0.05统计显著性水平.     

白垩纪超静磁带期间一个短极性事件ISEA: 40Ar/39Ar定年和古地磁结果

为进一步确定白垩纪超静磁带(CNS)期间短极性事件ISEA的年代, 对辽宁北票三宝营采石场白垩纪火山岩进行了较为详细的岩石磁学和古地磁研究以及⁴⁰Ar/³⁹Ar定年. 岩石磁学实验表明三宝营火山岩的载磁矿物以似单畴的贫钛的磁铁矿为主; 系统热退磁结果表明, 在400℃/450℃之后可分离出特征剩磁分量, 且记录了反极性的古地磁场. ⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果表明, 三宝营火山岩的喷发年龄为116.0±0.3 Ma. 综合古地磁与⁴⁰Ar/³⁹Ar测年结果可知, 上述火山熔岩流记录的反极性地磁事件对应于白垩纪超静磁带期间的ISEA. 对白垩纪超静磁带期间短极性事件ISEA发生时间的确定, 为研究白垩纪全球地质事件的发生与地球内部动力学过程的相关性提供了年代学依据.     

土壤-植物体系中锌镉稳定同位素分馏研究进展

稳定同位素分馏技术对于示踪土壤-植物体系中重金属的迁移转化过程具有重要作用.本文阐述了土壤-植物体系中锌镉迁移转化主要涉及的土壤根际过程、根系吸收过程和根部-地上部转运过程及其对应产生的同位素分馏特征.在土壤根际过程,土壤固相对锌、镉的吸附解吸反应影响重金属在土壤溶液中的移动性和同位素组成:锌轻同位素、镉重同位素倾向于被土壤固相释放进入土壤溶液;植物根系活化作用则导致土壤固相结合的锌重同位素的释放.根系吸收过程影响土壤-植物间的同位素分馏:质外体吸附锌重同位素,共质体吸收过程中低亲合力转运系统产生锌轻同位素富集,高亲合力转运系统基本不产生分馏或略产生锌轻同位素富集;植物根系存在含硫基团结合镉,并且仅有低亲合力转运系统对镉轻同位素进行吸收转运.在根部-地上部转运过程,根部区室化作用影响植物体内重金属的迁移和地上部同位素组成:锌重同位素、镉轻同位素倾向于在根部储存,导致锌轻同位素、镉重同位素向地上部迁移.在土壤-植物体系中,锌镉同位素分馏现象存在明显差异,反映出植物对锌镉元素不同的吸收、转运和储存机制.     

火山、温泉成因新探

本文通过对火山爆发时各种现象的综合分析,并结合一些观测资料,提出一种新的观点:火山爆发也是由于电离层、磁层电场与地球发生电磁感应,由于趋肤效应而使电荷集中在地球表层,并感应形成涡电流,对地表物质产生电加热,使地表物质被电离而导致等离子体在地表大量积集,当达到一定条件而发生等离子体复合放能时,火山爆发便形成了.同时,火山爆发还存在显著的地电化学效应.此观点能较好地解释火山爆发时的各种现象.     

介质阻挡放电在微型化光谱和质谱分析中的研究进展

介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电, 又称无声放电. 其最显著的特点是能够在高气压(大气压)下产生低温等离子体, 从而省去了真空装置. 该技术目前已经被广泛地应用于臭氧合成、尾气处理、聚合物表面改性、薄膜生长、等离子体显示等诸多领域. 近年来, 人们开始关注介质阻挡放电技术在分析科学领域中的应用, 并取得了一系列新进展. 在介质阻挡放电技术中, 当放电电极两端施加足够高的交流电压时, 电极间的气体会被击穿而形成低温等离子体. 由于介质阻挡放电所产生的高能电子在与周围气体分子的碰撞过程中, 可产生大量的自由基或离子, 这一特点决定了DBD在分析科学领域中的潜在应用.     

亚甲兰对纳米CdS有机溶胶体系光谱性质的影响

本文合成了亚甲兰(MB)分子掺杂的纳米CdS反向胶束体系,首次研究了亚甲兰分子对纳米CdS反向胶束体系光谱性质的影响,以期进一步了解纳米反向胶束体系进行功能分子掺杂后其光学性质的改变,进而开发复合纳米体系的应用.样品的吸收光谱表明当MB分子浓度较低时,MB吸附在纳米CdS表面;其带正电荷的极性头部分与阴离子表面活性剂发生某     

纳米碳管制备新技术——固相热解法

纳米碳管是近几年继富勒球之后科学界的又一重大发现,其独特的一维纳米管嵌套结构使其表现出众多独特的力学和物化性能,如高强度、熔体毛细吸附效应和微电场发射等,显示出诱人的结构和功能应用前景,目前深受物理和材料学界的关注。有关纳米碳管的制备是该领域的研究热点之一。 自Iijima于1991年发现电弧放电产物中的纳米管碳结构以来,电弧放电法一直为制备纳米碳管的主要方法。其原理为石墨电极在电弧产生的高温下蒸发,在阴极沉积出纳米管。此方法的缺点是:（Ⅰ）高温:电弧温度高达3000～3700℃,常导致碳纳米管烧结;（Ⅱ）不稳定:一次稳定的电弧放电只能持续10s,间断放电导致产物结构不均匀和大量碳粒子混     

家电辐射 惹不起就躲着点

随着城市居家电器的增多,常常使人们暴露在电磁辐射之中。面对电磁辐射,我们已无处可藏。有医生提醒大家做这样的一个小实验:如果你连续看两个小时电视,看之前把脸洗干净,尽量不要有油脂留下,看完电视后再找块白色的毛巾擦一擦脸,看看上面有什么,保证有一层黑黑的东西。这位医生说,这是因为电视的辐射使空气中灰尘电离,而电离了的灰尘有吸附作用,一旦碰到有油脂的物体,就会粘上去。家电辐射可使人衰老加快人体是个导电体。电磁作用于人体可产生电磁感应,并有部分的能量沉积。电磁感应可使非极性分子的电荷再分布产生极性,导致偶极子的生成。…     

西天山高压-超高压变质带折返过程中的流体活动证据:高压脉体和异剥钙榴岩

西天山造山带以发育蓝片岩和低温榴辉岩著称,蓝片岩中的大量榴辉岩相脉体记录了蓝片岩-榴辉岩相转变时的流体活动.详细的野外调查发现,西天山超高压榴辉岩内也发育了大量的高压脉体,而与蛇纹岩伴生的榴辉岩则受到了明显的异剥钙榴岩化改造,这些都是俯冲带变质作用过程中流体活动的直接证据.超高压榴辉岩内发育的高压脉体主要有3种类型,分别为绿辉石脉、石英脉和黝帘石脉,这些脉体不同程度地切穿了早期的面理.脉体石榴石是物理迁移的结果,而其他脉体矿物如榍石、绿辉石、黝帘石、白云石和磷灰石等,是从高压流体中晶出的.高压流体对钡元素具有富集作用,流体成分在时空上存在不均一性.这些普遍发育的脉体形成于超高压榴辉岩折返阶段,表明在减压过程中也可以发生强烈的流体活动和微量元素迁移.西天山异剥钙榴岩的原岩年龄为-420 Ma,异剥钙榴岩化作用发生在折返阶段(-290 Ma).在部分异剥钙榴岩化阶段,流体富集Ca,Si,Ti,Mn,Nb,Ta,Zr和Hf,亏损Fe,Mg,Na,K,REE,Tb和Y,氧逸度高,流体对岩石的交代作用不彻底,发育不平衡矿物结构;在完全异剥钙榴岩化阶段,流体富集Ca,Mg,LREE,Ni和Cr,亏损Fe,Ti,Rb,Ba,MREE和HREE,流体作用强烈,富水流体相的强烈淋滤作用使大部分元素发生迁移.     

复极早期的电刺激触发黄鼠心室肌的非驱动性动作电位

强刺激作用于整体心脏的易损期,可导致心室纤颤。这种易损期的时间范围较窄,相当于心室兴奋-恢复曲线的凹陷区(dip drea)。刺激易损期产生室颤的原因,一般归因于多发性折返机制,因为在离体心肌标本上曾进行过大量工作,研究在动作电位期间心肌对额外刺激的反应,并未发现能引起连续性活动。