青藏高原东北部雷暴放电源VHF辐射功率时空演变和电荷结构观测研究

The observation on thunderstorm in the northeastern of the Qinghai-Tibet Plateau will be conducted by using the multistation Receiving System of Lightning VHF Radiation Sources Power and synchronized 3-D Location System of Lightning VHF Radiation Pulses. The data of Sources Power Radiated by lightning discharge will be acquired. The spactial-temporal of evolution characteristics of lightning VHF radiation source powers will be determined at the different processes of lightning for every type of flash in plateau area with combination narrow interfermeter system and surface electric field change. The mechnism of lightning radiation sources power move and lightning initiation will be studied. The mechnism of positive and negative breakdown will also be discussed by inversion of the charge structure of lightning flash. The relation of radation sources power move of lighting discharge and Multi- parametric echo information will be discussied with combination of radar data. The used of the lighting radation sources power study the the process of lightning discharge transimission is a new method for field of lightning research. The research result will not only provide valuable information for lightning protection and warning of severe weather but also be helpful to explore the charge structure and its cause of formation.

项目利用多站闪电VHF辐射源功率接收系统及同步VHF辐射源三维定位系统，对青藏高原东北部地区雷暴云作同步观测，获取雷暴内闪电放电源（云闪和地闪）辐射功率时空分布资料,分析其演变特征；并结合窄带干涉仪二维定位系统、闪电地面电场和电场变化测量网络，定量研究高原地区不同类型闪电及其不同放电阶段的放电源辐射功率时空演变，研究雷电激发和不同放电过程的辐射功率及传输机制，反演云内放电电荷结构时空演变，探讨正负击穿机理。并结合3CM双偏振多普勒雷达资料，探讨放电源辐射功率传输与多参量回波信息之间的关系；项目从辐射功率的角度研究闪电放电传输过程，是闪电研究领域中的一类发展，其研究结果能对雷电防护和强雷暴灾害的监测预警提供一定强度数据，有实际应用价值。而且对高原雷暴云特殊电荷结构及其成因的认识也有重要推动作用。

项目利用多站闪电VHF辐射源功率接收系统及同步VHF辐射源三维定位系统，对青藏高原东北部地区雷暴天气过程进行了4年观测，获得了不同类型闪电击穿放电辐射功率三维时空分布等丰厚的资料,通过野外标定实验,得到精准定位和辐射功率数据,定量研究了高原地区不同类型闪电放电源辐射功率的时空演变特征,首次获得了不同类型闪电通道辐射功率传输三维图像。基于闪电辐射功率分布特征，对不同类型闪电研究发现,正偶极性电荷结构下,上部正电荷区辐射源功率分布远大于下部负电荷区，反偶极性电荷结构，下部正电荷区辐射源功率分布稍大于上部负电荷区，但在三极性电荷结构时,上部正电荷区辐射源功率分布远大于下部正电荷区。研究还发现闪电初始流光向上传输放电产生的功率要大于向下传输产生的功率，暗示这次雷暴过程中下部的正电荷区相对较弱，其结果对高原雷暴云特殊电荷结构及其成因的认识具有重要推动作用。对闪电初始预击穿过程脉冲簇特征研究，揭示了闪电的初始放电过程的传输方式、辐射脉冲特征，以及初始流光传播方向与起始脉冲簇（IBPs）的极性和电荷结构之间的相关关系，基于电流模型研究了初始预击穿过程的双极性脉冲物理特征及传输机制，从理论上证实了观测分析的结果，在闪电初始放电过程的研究中获得了突破性进展,对深入认识闪电的激发形成机制有重要科学意义。对青藏高原地区雷暴电结构有了新的认识和新的进展，发现雷暴单体在发展和旺盛阶段，呈现一种稳定的反偶极性电荷结构，在雷暴进入消散阶段，呈现出多样性变化的电荷结构，其原因是由单体之间碰撞并合和降水拖曳造成，揭示了高原雷暴电荷结构演变的新特征，该研究结果在第一届雷电物理与闪电气象国际研讨会作了大会报告，受到国外专家赞扬。VHF频段闪电放电辐射源功率代表了更小尺度的击穿放电强度，是闪电研究领域中的一类发展和新的研究内容，为深入研究闪电物理机制提供新的参量。对雷电防护和强雷暴灾害的监测预警有实际应用价值。