PDF《一次多分叉多接地的空中触发闪电过程》

磁天线的带宽为5 0k H z ~3

0 MH z ;

干 涉仪天线的带宽为2 5~2

9 0MH z . 第2 1卷1期2010年2月应用气象学报JOUR NA LO FA P P L I E D ME T E O R O L O G I C A LS C I E N C E V o l .

2 1,N o .

1 F e b r u a r y2

0 1

0 国家自然科学基金项目(

4 0

6 0

5 0

0 4,

4 0

8 7

5 0

0 3 ) 、 公益性行业( 气象) 科研专项( GYHY( Q X)

2 0

0 7

0 6

0 2 2) 和中国气象科学研究院基本科 研业务费专项资助.

2 0

0 9

0 3

1 8收到,

2 0

0 9

1 1

2 0收到再改稿.

2 资料分析 图1是此次空中触发闪电-1 0~4

0 m s的光学、 电学和磁场变化的同步观测记录, 零时刻为观测 系统的触发时刻.本文分析时采用闪电通道所在区 域内所有像素点的灰度值之和( 闪电通道的相对积 分亮度) 来表征闪电通道的亮度情况, 考虑到在引雷 过程中金属汽化部分存在余晖现象[

1 0 ] , 所以计算相 对积分亮度时只考虑空气离化通道对应的像素.由 相对积分亮度变化可知此次空中触发闪电在小回击 后的初始连续电流过程的持续时间为1

7 8. 6m s , 主 要发光集中在小回击及其后的1 5m s内. 图1 -1 0~4 0m s的相对电场变化、 磁场变化、 电晕电流和闪电通道相对积分亮度变化的波形 F i g .

1 T h er e c o r d so f f a s t a n ds l o wa n t e n n a , c o r o n ac u r r e n t ,m a g n e t i c l o o pa n t e n n a , l u m i n o s i t yf r o m -1 0m s t o4 0m s 2.

1 小回击之前的双向先导过程 2. 1.

1 下行负先导的始发、 传播和接地 下行负先 导由距地面约

1 7

0 m 的导线下端始发, 之后分别在离地面约1

4 0m,

6 0m 和2 5m 高度 处发生了分叉, 共产生了4个接地分支, 各分支的二 维发 展速度均在105m/s量级, 变化范围依次为2.

0 4*1

0 5 ~2.

2 4*1

0 5 m / s ( A) 、 >

4.

6 2*1

0 5 m / s ( B) 、 >

5.

0 3*1

0 5 m / s( C) 和1.

0 5*1

0 5 ~1.

4 2*

1 0

5 m / s( D) .总体上下行负先导在小回击前的二 维平均 速度为1.

6 9*1

0 5 m / s .图2中-0.

7 6~ -0.

6 8m s慢电场变化呈现明显的小阶梯特征, 在 磁天线和电晕电流记录中也有对应的变化, 表明下 行负先导在激发之后是以梯级的方式传输,

5 个比 较明显的脉冲时间间隔分别为

3 6μ s ,

1 5μ s ,

1 2μ s 和1 5μ s .磁环天线记录到4个比较明显的脉冲波 形( 图1磁场强度放大图) , 出现脉冲峰值的时刻依 次为: 0. 7μ s , 1. 3μ s , 2. 3μ s和2. 9μ s , 推测这对应 的是4个接地分支的接地过程. 图2 -0. 8~-0. 6m s相对电场慢变化、 磁场变化和电晕电流的波形 F i g .

2 T h er e c o r d so f s l o wa n t e n n a , c o r o n ac u r r e n t ,m a g n e t i c l o o pa n t e n n a f r o m -0. 8m s t o-0. 6m s 2. 1.

2 上行正先导的始发和传播 从-5.

6 9m s ( 图1中的 0) 起观测到上行正先 导起始 和 发展 对应的电场变化, 但在-0.

6 m s之前, 高速摄像系统没有观测到发光, 这是由于其在初 始传播阶段较弱, 且此次引雷是在白天进行, 背景光 较强也会导致较弱的发光难以从背景中分辨出来. 此次空中触发闪电过程中, 下行负先导在-0.

7 6m s 始发, 上行正先导早于下行负先导4.

9 3m s始发, 和69应用气象学报21卷 前人观测结果一致[

1 1

1 2 ] . 下行负先 导的始发和传播会增强通道中的电流, 促进上行正先导的发展和传播. 图3中-0. 4m s时观测到上行正先导传播所经过的通道, 导线顶端 距地面335m, 上行正先导尖部距地面550m, 估计此前上行正先导传播的二维平均发展速 度为5. 2*1