大气所实现对闪电发展过程的高分辨率动态精细定位

　　闪电作为自然界中的一种大电流、高电压放电事件，其发生发展过程和机制被广泛关注。击中地球的地闪从雷暴云内的电荷区域发生初始击穿后，向地面发展传输，并最终击中地面目标物，其云内起始放电过程、向地面的发展传输特征、与地面目标物的瞬间连接过程等是雷电物理研究的前沿科学问题，相应的放电参量、连接高度等也是科学的进行雷电防护设计所必须了解的关键参量。但是，受限于闪电过程的瞬时性，对其精确探测具有较大难度。

　　中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室研究员郄秀书领导的研究团队，在中科院重大装备研制项目支持下，自主研制了短基线闪电甚高频辐射源定位系统，实现了对闪电发展过程的高分辨率动态精细定位，在1km距离上的闪电辐射源二维定位精度达到1 m以内。

　　蒋如斌和孙竹玲等基于甚高频辐射源定位和高速光学拍摄等先进设备的同步观测，在山东人工引发闪电实验基地，获得了人工引发闪电和自然闪电发展传输过程的高时空分辨率资料，研究揭示了自然负地闪对地瞬间连接过程的物理图像和闪电发展传输的一系列新现象。地闪击中大地通常只有一个接地点，少数地闪会出现多个击地点，研究揭示了两种多接地点的形成机制：云内初始击穿的不同放电通道发展出云形成不同通道先后接地，或者同一梯级先导的不同分叉通道先后接地。首次回击的连接高度平均约为50m；不同于常规的直窜先导，发展速度达107 m/s量级的直窜先导可产生具有不规则混沌特征的电场变化，连接高度可达百米量级，并引发强烈的继后回击。研究还首次揭示了自然闪电发展过程中存在的正、负极性先导双向传输的直窜先导，以及同时具有回击和M-分量特征的混合型云对地电荷转移方式。系列成果发表在Journal of Geophysical Research 和Geophysical Research Letters 上。