青藏高原单体雷暴的电荷结构及"晴天霹雳"闪电成因

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作   者：

郄秀书;  刘冬霞;  李丰全;  孙竹玲;  韦蕾;  孙春发;  朱可欣;  吕慧敏;  唐国瑛;  袁善锋;  蒋如斌;  王宇; 

作者机构：

中国科学院大气物理研究所; 

关键词：

闪电活动;  雷暴电荷结构;  青藏高原;  晴天霹雳;  闪电甚高频干涉仪; 

期刊名称：

科学通报

i s s n：

0023-074X

年卷期：

2025 年 70 卷 007 期

页   码：

944-954

摘   要：

由于青藏高原独特的热力和动力作用及复杂的地形特征,夏季经常发生雷暴对流活动.但由于时空尺度小且高海拔地区观测困难,高原雷暴和闪电一直是很具挑战性的研究问题.本文利用自主研制的闪电甚高频宽带成像干涉仪等技术,在拉萨观测到了一次产生2次罕见晴天霹雳闪电的单体雷暴过程,通过详细研究晴天霹雳放电过程和对应的雷暴电荷结构,揭示了晴天霹雳的产生机制.与平原地区雷暴先发展云上部偶极电荷结构不同,高原雷暴单体初始阶段呈现上负下正的负偶极电荷结构.雷暴成熟阶段自上而下呈现正-负-正的三极电荷结构,分别位于低于–30℃,–30～–15℃,以及高于–10℃的环境温度区域.晴天霹雳产生于上部偶极子,始发于中部负电荷区和上部正电荷区之间,正先导向下部负电荷区发展,负先导向上发展.当向上的负先导到达上部正电荷区后,水平传播并穿出云体,最终发展成为从雷暴云区传播到晴空区域并闪击地面的晴天霹雳,两次晴天霹雳距降水区边缘的距离分别为3.6和3.8 km.雷暴单体尺度小以及上部正电荷区比下部负电荷区弱的不平衡偶极子是引发晴天霹雳的主要原因.本研究不仅揭示了罕见晴天霹雳的放电过程和机理,也提供了高原雷暴电荷结构和闪电活动特征多样性的直接观测证据.