典型负地闪放电过程的光学观测分析

雷击放电物理过程的基础性研究对于输电网的防雷性能设计与分析具有重要的指导意义。为此基于南方电网科学研究院建立的自然雷电观测平台获取的结果,总结了近2年间广州塔附近观测到的10次典型的负地闪(cloud-to-ground, CG)放电活动。利用高速摄像机(拍摄帧率为12 500帧/s或13 500帧/s)的观测数据,对其中4次放电过程进行了详细分析。光学观测结果表明,首次回击(return stroke, RS)前,负极性下行先导(negative downward leaders,NDL)均表现为明显的分支结构,当先导从较高的云层向地面发展,分支通道发光逐渐变弱,仅先导末端具有明显的亮度。下行负先导的二维平均传播速度为2.90×10^5~7.31×10^5m/s,在下行先导的多级分支中,距离地面较近的分支点对应的分支先导发展速度较快。在其中4次地闪活动中,首次回击前建筑物上方观测到正极性上行先导(upwardleaders,UL),其中1次上行先导在初期阶段产生了分支现象,而另外1次地闪活动中,在同一建筑物上方产生了2个相邻的上行先导,上行先导的平均传播速度为1.78×10^5~8.84×10^5m/s。首次回击后,4次地闪活动中均出现了箭式先导(dartleaders,DL)发展及其引起的后续回击过程,箭式先导的发展速度很快,约为10^6~10^7 m/s量级。