人工引发闪电上行负先导的发展传输特征

在地面大气电场为正极性的条件下,成功实现12次人工引发闪电,对其放电特征、初始阶段上行负先导的传输特征与机理进行了研究.引发闪电时地面大气电场强度均值约5 kV/m,最高超过13 kV/m.除一次个例的放电发生了正、极性反转并产生多次负回击以外,其他11次引发闪电均未产生继后回击过程,闪电放电电流总体上在几百安培量级.引发闪电起始后,其向上传输的负梯级先导平均二维速度为1.85×10^(5)m/s,获得132次梯级的长度范围为0.8—8.7 m,平均3.9 m.先导起始阶段的电流和电磁场呈现显著的脉冲特征,其脉冲间隔、电流峰值、转移电荷量、半峰值宽度、电流上升时间T^(10%—90%)平均值分别为17.9μs,81 A,364μC,3.1μs和0.9μs,单次梯级的等效线电荷密度为118.5μC/m.先导通道的分叉一般伴随梯级过程发生,存在两种方式:1)先导头部前方成簇的空间茎/空间先导在同一梯级周期内先后与先导头部发生连接,对应的电流脉冲表现为多峰结构,峰值点时间间隔约2—3μs,最长6—7μs;2)曾熄灭的空间茎/空间先导重燃后侧向连接至先导通道.

对流层雷暴在近地空间的高能辐射效应——地球伽马射线闪

对流层中的活跃雷暴通过其内部的闪电活动实现不同空间、时间尺度和强度的电荷传输,在雷暴上空的广阔空间中导致了多种形式的瞬态电磁效应.其中,云内闪电可通过其初始阶段的上行负极性先导产生具有较高电离性的硬X射线和伽马射线脉冲,形成地球伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes,TGFs).本文简要综述了过去十年来基于国外卫星平台的TGF研究进展,主要包括:(1)TGF通常由云闪初始阶段的上行负先导产生,且经常伴随峰值电流较大、脉冲电荷传输较强的云内放电过程(称之为云闪初始阶段的云内大脉冲过程);(2)基于TGF宽带射频信号的特征,可以发展出基于地面闪电信号测量的TGF遥感方法,从而提高TGF及其母体雷暴的可研究样本量;(3)关于TGF的产生机制,目前尚没有统一观点,存在热逃逸电子和相对论逃逸电子雪崩击穿两种主流理论,这主要是因为目前还无法对TGF源区进行有效的观测.相对于中高层放电现象(如红色精灵、巨型喷流、蓝色射流等),国内学者对于地球伽马射线闪的研究起步较晚,相关的观测和机理研究落后于欧美研究团队.得益于近年来中国空间探测技术的创新发展,尤其是"慧眼"-硬X射线调制望远镜卫星(Insight-HXMT)和引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)等项目的实施,在地基闪电探测技术持续发展的基础上,中国的研究团队有望在地球伽马射线闪研究领域取得一系列重要进展.