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青果期刊 | 大气所:首次发现自然闪电负先导通道的侧向再放电现象

青果期刊 | 大气所:首次发现自然闪电负先导通道的侧向再放电现象 青研之家
2025-10-31
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导读:中科院大气所孙竹玲副研究员、郄秀书研究员等近期发表标题为《正地闪电中负先导通道上的侧向再放电》的文章。




研究概要:
    闪电是大气中最剧烈的自然放电过程,其通道演化及能量释放对闪电灾害及大气电特性具有重要影响。近年来的高分辨观测表明,闪电已电离通道上仍可发生多种侧向再放电活动,如正先导尖端及正回击后通道上的负极性针状放电,以及负先导通道上的正极性侧向击穿。这些现象揭示了放电通道的持续活跃特征,但其触发机制及极性演化过程仍未得到充分解释。该研究利用自主研制的高时空分辨率闪电观测系统,在青藏高原地区的观测实验中,首次发现负先导通道的侧向再放电(lateral negative re-discharge)现象,揭示了闪电通道电位演化在驱动再放电活动中的关键作用。研究团队还利用甚高频干涉仪成像系统结合地面电磁场观测,对一次典型正地闪全过程进行了精细定位成像与电场重建。

    研究结果显示:在回击发生前后,已电离的负极性通道上多次出现短促的侧向再放电活动,其沿既有通道传播或击穿空气形成新的放电通道。这些放电出现的位置向先导头部传播速度约为 8×10⁴ m/s,甚高频辐射强度与已有正先导通道上的针状放电接近,而在回击后,通道电位的剧烈跃升,甚高频辐射强度显著增强,再放电击穿未电离的空气区域并持续发展,促进了负通道持续扩展并维持了长时间的连续电流过程。研究还进一步指出,侧向再放电的触发机制取决于闪电通道电位变化的速率,即电位缓慢演化时主要激活衰减分支,而电位快速跃升则会触发新的击穿空气的侧向击穿。这一发现揭示了闪电放电中多尺度再放电的物理机制,阐明了回击前后通道电位跃迁对负极性放电演化的驱动作用,对理解雷电的双向发展过程和能量释放机理具有重要科学意义。


回击前甚高频辐射源的时空演化




核心PI




孙竹玲
中国科学院
大气物理研究所

简介:
孙竹玲,中国科学院大气物理研究所副研究员,博士生导师。2014年毕业于中国科学院大气物理研究所获博士学位,随后留所作博士后研究,现为副研究员。曾获气象科学技术进步成果奖一等奖、国际雷电防护会议“Young Scientist Award”等荣誉


研究及招生方向:

1、气象探测技术

2、信号与信息处理

3、闪电与大气电环境

4、雷电物理与探测


主要科研项目:

1、闪电云内起始过程的发展传输及辐射特征研究 国家自然科学基金面上项目,项目负责人;

2、西风-季风协同作用与青藏高原强对流及闪电灾害 第二次青藏高原综合科学考察研究子专题,子专题第三负责人;

3、基于闪电甚高频辐射源定位的云内放电K过程研究 国家自然科学基金青年项目,项目负责人,2018年12月完成;



郄秀书
中国科学院
大气物理研究所

简介:
郄秀书,中国科学院大气物理研究所研究员,博士生导师1987、1998年分别获得中国科学院兰州高原大气物理研究所硕士及博士学位,1992年至1993年在法国图卢兹第三大学做访问学者;1993年被特批为副研究员;1996年被特批为研究员,并担任雷电与雹暴研究中心主任;1998年获得中国科学院兰州高原大气物理研究所博士学位;2000年至2005年担任中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员、博士生导师和高原大气物理研究室主任;2003年获得国家杰出青年科学基金资助;2006年担任中国科学院大气物理研究所研究员、博士生导师、中层大气与全球环境探测实验室主任。


研究及招生方向:
1、雷暴与雷电物理
2、中小尺度灾害性天气
3、大气电学与气候变化

主要科研项目:

1、雷暴云起电和闪电始发过程与机制研究, 负责人, 国家任务, 2023-01--2027-12;

2、基于FPGA的雷电射频三维成像系统, 负责人, 国家任务, 2021-01--2025-12;

3、西风-季风协同作用与青藏高原强对流及闪电灾害, 负责人, 国家任务, 2019-11--2024-10;


文章信息:


上述研究成果发表于国际权威期刊《Geophysical Research Letters》。中科院大气物理研究所副研究员孙竹玲为文章第一作者郄秀书研究员为文章通讯作者。该研究得到了中国科学院战略先导专项(XDB0760100)、国家自然科学基金(项目编号:42230609与42027803))和第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0104)的支持


论文发表:

Sun, Z., Qie, X., Li, F., Liu, M., Wei, L., Liu, D., et al. (2025). Lateral negative re-discharges on the negative leader in a positive cloud‐to‐ground lightning flash. Geophysical Research Letters.


点击文末“阅读原文”可查看相关原文。














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【声明】内容源于网络
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