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人工触发闪电连续电流过程与M分量特征

周方聪 张义军 吕伟涛 高燚 郑栋 张阳 陈绍东

周方聪, 张义军, 吕伟涛, 等. 人工触发闪电连续电流过程与M分量特征. 应用气象学报, 2014, 25(3): 330-338..
引用本文: 周方聪, 张义军, 吕伟涛, 等. 人工触发闪电连续电流过程与M分量特征. 应用气象学报, 2014, 25(3): 330-338.
Zhou Fangcong, Zhang Yijun, Lü Weitao, et al. Characteristic analysis of continuing current process and M-component in artificially triggered lightning. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(3): 330-338.
Citation: Zhou Fangcong, Zhang Yijun, Lü Weitao, et al. Characteristic analysis of continuing current process and M-component in artificially triggered lightning. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(3): 330-338.

人工触发闪电连续电流过程与M分量特征

资助项目: 

国家自然科学基金项目 41075003

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201006005

国家自然科学基金项目 41030960

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2010Z004

国家自然科学基金项目 41205002

海南省重点科技计划项目 ZDXM20120057

详细信息
    通信作者:

    周方聪, email: zhoufangcong@gmail.com

Characteristic Analysis of Continuing Current Process and M-component in Artificially Triggered Lightning

  • 摘要: 在广州野外雷电试验基地,对2008年和2011年夏季人工触发闪电回击之后的14个连续电流过程和43个M分量的通道底部电流、电场变化和通道亮度进行了同步测量和分析。结果表明:M分量的电流、快慢电场变化和亮度变化波形均近似对称;触发闪电连续电流过程的持续时间、转移电荷量、电流平均值的几何平均值分别为22 ms,6.0 C和273 A;M分量的幅度、转移电荷量、半峰值宽度、上升时间、持续时间的几何平均值分别为409 A,205 mC,520 μs,305 μs和1.6 ms;连续电流持续时间与M分量的个数、相邻M分量之间的时间间隔均存在显著的正相关关系。
  • 图  1  触发闪电连续电流过程观测波形

    (a) 电流波形,(b) 快电场变化波形,(c) 慢电场变化波形,(d) 通道亮度变化波形

    Fig. 1  The waveforms of continuing current in triggered lightning

    (a) current waveform, (b) fast electric field waveform, (c) slow electric field waveform, (d) channel luminosity variation waveform

    图  2  M分量波形

    (a) 电流波形,(b) 快电场变化波形,(c) 慢电场变化波形,(d) 通道亮度变化波形

    Fig. 2  The waveforms of M-component

    (a) current waveform, (b) fast electric field waveform, (c) slow electric field waveform, (d) channel luminosity variation waveform

    图  3  M分量高速摄像图像 (高速摄像图像时间分辨率为0.2 ms)

    Fig. 3  The high-speed video images of M-component (the time interval of images is 0.2 ms)

    图  4  触发闪电M分量特征参数分布

    (a) M分量幅度 (IM), (b) 转移的电荷量 (QM), (c) 半峰值宽度 (TH), (d)10%至90%上升时间 (TR), (e) 持续时间 (TCC), (f) 比能量, (g) M分量前电流值 (IC), (h) 相邻M分量之间的时间间隔 (TI)

    Fig. 4  Distributions of characteristic parameters of M-component

    (a) amplitude (IM), (b) charge transferred to ground (QM), (c) half-peak width (IH), (d)10%-90% rise time on wave front (TR), (e) duration (TCC), (f) action integral, (g) current level immediately preceding the M-component (IC), (h) interval between successive M-components (TI)

    表  1  触发闪电连续电流参数统计表

    Table  1  Characteristic parameters of continuing current in triggered lightning

    闪电编号 回击序号 TCC/ms QCC/C Imean/A 比能量/A2s
    T200803 2 4 1.1 282 760
    T200803 4 3 1.5 487 2039
    T200803 5 4 3.3 837 10377
    T200803 6 7 4.8 683 8687
    T200803 7 307 21.0 69 8486
    T200803 8 18 15.6 866 30213
    T201102 1 27 5.1 189 2585
    T201105 1 3 0.3 107 70
    T201107 1 249 52.3 210 15362
    T201108 4 3 0.5 153 162
    T201108 6 591 79.4 135 13728
    T201108 7 27 17.8 667 45291
    T201108 8 36 11.0 307 8642
    T201110 1 99 15.0 153 5875
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    表  2  触发闪电与自然地闪连续电流过程持续时间对比

    Table  2  Comparison of continuing current duration in triggered lightning with results of nature lightning

    地点 闪电类型 长连续电流持续时间几何平均/ms 短连续电流持续时间几何平均/ms 连续电流持续时间算术平均/ms
    广州从化 负极性触发闪电 259 26 98
    广州从化[23] 负极性自然地闪 235* 19* 21*
    甘肃中川[7] 正极性自然地闪 65.3
    负极性自然地闪 96.2
    广州从化[7] 正极性自然地闪 86
    负极性自然地闪 162.7
    北京[8] 正极性自然地闪 113
    美国佛罗里达[5] 负极性自然地闪 115 23
    注:*指自然地闪继后回击的连续电流过程的数值。
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    表  3  本研究M分量特征参数与他人结果对比

    Table  3  Comparison of M-component parameters in this paper with other results

    成果来源 样本量 IM/A QM/mc TR/μs TH/μs TCC/ms TI/ms IC/A
    本研究 43 409 205 305 520 1.6 6.5 310
    赵阳等[16] 33 203 241 318 1.1 2.0
    Thottappillil等[13] 142 117 129 422 816 2.1 4.9 177
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    表  4  触发闪电连续电流的特征参数与M分量的特征参数的相关系数

    Table  4  Correlation coefficients of continuing current parameters and M-component parameters

    特征参数 N IM QM TH TR TM 比能量 IC TI
    TCC 0.83 -0.39 -0.25 0.49 0.48 0.45 -0.34 -0.34 0.75
    QCC 0.84 -0.39 -0.16 0.65 0.65 0.61 -0.27 -0.35 0.92
    Imean -0.38 0.80 0.77 -0.23 -0.17 -0.41 0.84 0.78 -0.27
    比能量 0.15 0.13 0.55 0.45 0.55 0.20 0.38 0.20 0.04
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-30
  • 修回日期:  2014-03-28
  • 刊出日期:  2014-05-31

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