雷暴云底部正电荷区及其与闪电放电活动关系的观测研究

本研究拟通过开展野外实验对青海高原地区夏季雷暴及闪电活动进行观测，综合闪电VHF辐射源三维定位资料、闪电高速摄像光学图像、地面电场、雷达及雷暴云降水粒子摄像探空等资料，辅以三维雷暴云起电模式，揭示高原雷暴电荷结构特征，重点研究雷暴云底部正电荷区（LPCC）的时空分布及演变特征。深入研究发生于雷暴云中部负电荷区与LPCC之间的反极性云闪的光电特征及其与常规云闪放电过程的差异。详细分析地闪放电子过程（预击穿过程、先导、连续电流、M分量和继后回击等）的物理特征及其参数。进一步研究LPCC对于闪电始发、放电类型、地闪极性、地闪不同放电子过程的光电特征及其参数的影响，并探讨产生这种影响的物理机制。本研究对深化雷暴电荷结构和闪电物理过程的认识具有重要科学意义，对雷电电磁防护也具有应用参考价值。

本项目以我国西部高原地区雷暴灾害性天气过程为研究对象，通过设计开展连续的夏季野外观测试验，利用多种自行研制及购置的先进探测设备，针对高原雷暴云底部较大范围的正电荷区及其与闪电活动关系开展了研究。主要的研究内容包括：1、开发有利于研究内容实现的闪电探测仪器，研制了新的闪电快、慢电场变化仪，通过高性能的数据采集卡和GPS始终打码卡，获取闪电放电过程在地面产生的电场变化波形，这个资料，是研究雷电物理过程最为关键的基础资料。2、对高原雷暴活动特征进行了分析，通过分析连续三年的雷达观测资料，对高原雷暴的移动路径、对流发展特征、雷达反射率强中心变化特征等进行了详细的分析。3、通过高速摄像系统所得闪电光学图像，配合同步观测得到的闪电电场变化资料，对高原闪电放电的物理过程进行了深入的分析。4、系统研究了正地闪放电过程先导、回击等物理过程的光电特征。5、对发生于雷暴云底部电荷区的地闪初始过程进行了深入的分析，揭示了云内放电过程对于地闪贡献和作用。通过项目的开展，提升了研究团队关于雷电研究的整体探测和研究水平，获取了大量宝贵的雷暴及闪电实测资料。项目的研究工作，不仅对所涉及到科学问题的认识具有重要学术意义，对我国高原雷暴特征的认识有更深入的了解，而且对于雷暴灾害性天气以及雷电灾害的预警预报工作，也具有重要的应用价值。