ESS : 连接雷电放电通道辐射源的一种新方法
发布时间: 2021-08-16

      闪电放电通常发生在一定的时间和空间范围内,随着通道的延伸发展,云内电荷不断被转移中和,在此过程中伴随着各种物理化学效应,包括大电流、强电磁辐射、氮氧化物的产生等,这些效应不仅与闪电放电电流峰值强度有关,也和放电通道长度密切相关。而随着精细化探测技术的进步,闪电通道探测能力获得明显提升,如何真实获取闪电通道形态特征成为一个亟需解决的问题。

       前人是通过对闪电放电脉冲辐射源的定位获得闪电通道信息,并用闪电通道凸壳面积或者体积表征闪电尺度,这扩大了闪电效应的范围;而更进一步的几何尺度,则忽略了同一通道内多次放电的事实。基于LMALightning Mapping ArrayCINTFContinuous Broadband Interferometer精细化闪电定位资料,复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院的李雨芮硕士、张义军教授联合中国气象科学研究院张阳研究员与美国新墨西哥矿业技术大学合作,提出了一种描述闪电放电延伸尺度的新方法。该方法采用由闪电源密度确定的辐射源空间连接阈值,与传统的固定阈值方法相比,在不同探测能力(闪电密度)下,闪电尺度的稳定性得到了改善,其中低密度情况下的通道增长率达到120.99%,连接形状与实际情况更加一致(图1)。特别是对于重复放电通道,该方法通过辐射源连接时间间隔的限制,区分在不同时间发生在同一通道中的放电,得到通道延展尺度。与几何尺度相比,通道延展尺度明显增加(文中个例的放电尺度可达到几何尺度的2.8倍),从而更好地描述闪电放电过程和影响区域(图2)。这些综合结果表明,本文的闪电放电延伸尺度方法可以增加通道长度,提升通道尺度稳定性,对通道的描绘更加真实。

论文信息:Li, Y., Zhang, Y., Zhang, Y., & Krehbiel, P. R. (2021). A new method for connecting the radiation sources of lightning discharge extension channels. Earth and Space Science, 8, e2021EA001713.

论文链接:https://doi. org/10.1029/2021EA001713


1. 调整参数前后低密度个例连接的比较。黑线是真实连接,蓝线是采用固定参数的连接,红线是采用基于密度的参数的连接。(a) Flash 1在调整参数前后的连接对比。(b) Flash 2在调整参数前后的连接对比。


2. 重复放电的三段通道的几何尺度和放电尺度对比。