PDF《一次正地闪触发两个并发上行闪电的光电观测》

武斌, 吕伟涛, 齐奇, 等.

一次正地闪触发两个并发上行闪电的光电观测.应用气象学报,

2 0

1 9,

3 0 (

3 ) :

2 5

7

2 6 6. D O I :

1 0.

1 1

8 9

8 /

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0 1

7 3

1 3.

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0 3

0 1 一次正地闪触发两个并发上行闪电的光电观测 武斌1 ) 吕伟涛1 ) 齐奇1 ) 马颖1 ) 陈绿文2 ) 宿志国1 ) 吴姗姗1 ) 1) ( 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/雷电物理与防护工程实验室,北京

1 0

0 0

8 1 ) 2) ( 中国气象局广州热带海洋气象研究所,广州

5 1

0 0

8 0 ) 摘要广州高建筑物雷电观测站光电同步观测系统于2

0 1 7年6月1 6日记录到一次峰值电流达+1

4 1k A 的单回击 正地闪触发两个并发上行闪电过程.利用高速摄像、 普通摄像和电场变化数据分析了触发型上行闪电的始发特征 和机理.结果表明: 正地闪回击后约0. 8m s内, 在距正地闪接地点约3. 9k m 的广州塔( 高6

0 0m) 和4. 1k m 的东 塔( 高5

3 0m) 分别有上行闪电始发.正地闪回击过程中和大量正电荷以及之后可能有云内负先导朝高塔方向快速 伸展造成塔顶局部区域的电场发生突变是两个上行闪电激发的原因.两个上行闪电在3

5 3m s内发生7次回击, 其中6次在广州塔上, 仅1次在东塔上, 且广州塔回击峰值电流平均值( -2

1 . 4k A) 约为东塔回击峰值电流( -7 . 3k A) 的3倍, 表明广州塔上行闪电通道可能比东塔上行闪电通道伸展至分布范围更广、 电荷量( 或电荷密度) 更大的负电 荷区.两个上行闪电先导的二维速率变化范围为9 .

4 *

1 0

4 ~1 .

8 *1

0 6 m・ s -1 , 平均值为6 .

9 *

1 0

5 m・ s -1 . 关键词:高建筑物;

正地闪;

上行闪电 引言上行闪电是在雷暴环境下从高建筑物顶端激发 先导并向上传输, 以初始连续电流开始, 一般持续约 几百毫秒.当先导入云发展至云内电荷区时, 可能会 发生直窜先导 继后回击过程.近年来, 针对上行闪 电的研究越来越深入[

1

5 ] , 主要是依靠云外发光通道 图像、 地面电场变化数据、 雷达回波资料以及建立先 导模型等, 研究上行闪电传输特征和触发机制[

6

1 0 ] . 上行闪电分为两类: 一类是始发前附近无放电活动、 自发型上行闪电, 另一类是由附近放电活动诱导激 发的触发型上行闪电[

1 1 ] .云闪、 负地闪和正地闪都 可能会触发上行闪电[

1 2

1 4 ] , 但目前报道的大多数上 行闪 电与正地闪活动相关.W a r n e r等[

1 5 ] 和Saba等[

1 6] 利用高速摄像观测均发现, 触发上行闪电的放 电活动主要是正地闪.相对于平坦区域, 高建筑物 ( 包括高塔、 大厦、 摩天大楼等) 更容 易激 发上行 闪电, 有时强正地闪发生时会引发大范围环境电场发 生变化, 使分布在城市不同区域的多个高建筑物上 同时激发上行闪电, 这种现象越来越受到人们的关 注.M i y a k e等[

1 7 ] 观测到一次闪电发生后从多个高 建筑物顶均有上行先导始发.J i a n g等[ 4] 基于高速 摄像图像 和雷达回波强度数据, 分析了两座距离3420m 高塔上同时始发的上行闪电的特征.W a r n e r [

1 8] 利用高速摄像观测到一次正地闪回击后, 在 水平距离横跨2. 9k m、 高度1

2 1~1

9 1m 的4座塔 上相继有上行闪电始发现象.这些研究揭示了上行 闪电始发的重要特征, 但对多个并发上行闪电的物 理机制目前还不是非常清楚, 其原因主要是这种现 象发生的随机性很大, 观测难度大, 有效捕获到的个 例较少. 本文利用高速摄像、 普通摄像和电场变化同步 资料, 配合闪电定位数据, 分析了一次单回击峰值电 流达+1