甚高频闪电辐射源的定位与同步观测试验

闪电宽带干涉仪是一种新型的辐射源定位系统.该系统实现了电场变化、辐射源位置和辐射频谱等多个闪电物理参量的同步观测.利用人工放电源对该系统的测试和误差标定发现定位角度均方根误差小于1°.对闪电的实际观测结果表明该系统能够较好地再现闪电通道时空演变特征,并能在空中不同位置有多个辐射源同时出现的情况下进行有效定位.该系统结构简单、容易实现,它不仅适应于闪电观测,也可对其他快速运动的甚高频辐射源进行追踪定位.     

地闪先导通道中电荷分布的数值模拟

将雷暴云电荷结构与闪电先导的发展相联系,模拟计算了不同雷暴云电荷结构下,先导通道中的感应电荷量.结果表明:随先导接近地面,通道中感应电荷密度不断增加,在先导通道接地瞬间,其通道中的总正(负)电荷量约为0.2～1.6C,通道中平均感应电荷线密度约为0.08～0.35mC/m.感应电荷密度大小虽然随不同的雷暴云电荷结构有所变化,但仅由感应电荷无法解释先导通道中的电荷量,通道中的主要电荷来源为云内电荷的转移.     

基于小波的回击辐射场的分形分析

根据2002年夏季青海慢天线电场变化野外观测资料,应用基于小波变换模极大的标度分析方法,对120例负地闪首次回击辐射场的标度特征进行了分析,发现辐射场具有明显的分形性,维数平均为1.4,辐射场维数可能是与闪道分形性有关的重要的地闪参量.     

高原负地闪前云闪K-型击穿过程的观测研究

利用CPS同步的高时间分辨率闪电电场变化仪,对青藏高原东部地区的雷电特征进行了多点同步观测,得到了1 μs时间分辨率的多站同步闪电电场变化资料．利用高频辐射脉冲到达不同测站的时间差,对一次负地闪前的云闪K-型击穿过程进行了分析,得到了其放电过程的起始位置和发展路径．K口型击穿过程起始于云中部的负电荷区,并以1．5×107m／s的速度向下部正电荷区域传播．雷暴云中正、负电荷离地高度分别为2．5～3．5km和5．0～6．0km．     

青藏高原中部地区闪电活动特征及其对对流最大不稳定能量的响应

利用卫星上携带的闪电成像系统, 1998年1月至2002年7月获取的全球闪电定位资料对青藏高原中部地区的闪电活动进行了研究. 结果表明, 高原上的闪电活动呈现出明显的日变化, 峰值出现在下午17︰00左右, 比临近同纬度带上的湖北荆州地区早3个小时, 说明高原对太阳的加热比同纬度带的邻近地区反应敏感. 青藏高原地区的闪电放电较荆州地区和其他低海拔高度地区的闪电放电要弱, 其原因可归结为高原上较低的对流最大不稳定能量. 青藏高原上的对流最大不稳定能量平均值为荆州地区的1/12左右, 为广州地区的1/20左右, 但是闪电活动频数对对流最大不稳定能量变化的敏感性却比显著低海拔地区高30多倍.     

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.