论文概要：晴空万里，一道闪电却像“隐形刺客”般突然劈向地面，这就是所谓的“晴天霹雳（bolt-from-the-blue）”。普通闪电多在乌云滚滚的雷雨云下方击中地面，而晴天霹雳却在头顶没有云和降水的区域毫无征兆地直击地面，它的不可预测性对人民生命财产构成严重威胁。那么晴天霹雳这个“远程狙击手”是如何形成的呢？本研究揭示了晴天霹雳闪电的神秘成因。团队利用自主研发的具有放电过程和通道精细分辨能力的闪电甚高频干涉仪，在青藏高原探测到两次晴天霹雳闪电，射频动态定位成像结果清晰给出了晴天霹雳从雷雨云内始发，出云后水平传输数公里，再转向地面发展并击地的完整图像。团队研发了基于闪电通道发展物理性质差异解析雷雨云电荷分布的方法，基于此揭示了产生晴天霹雳的高原雷雨云电荷结构的演变特征，初始发展阶段首先在云中形成“上负-下正”的负偶极电荷结构，成熟阶段进一步发展出上部正电荷区，演变为“正-负-正”三极子电荷结构。晴天霹雳放电从云上部正偶极子的正、负电荷区之间始发，并以双向先导的形式分别向相反极性的电荷区域发展，负极性通道向上“突围”，击穿云上部正电荷层后，闪电通道水平“拐弯”冲出云体，在晴空中潜行数公里后转向并直击地面。
青藏高原雷雨云发生“晴天霹雳”的云中电荷结构演化示意图
左：雷雨云雷达回波剖面，右：3次负地闪辐射源定位结果及推断的雷雨云电荷结构
核心PI
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中国科学院 |
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期刊《科学通报》上。中国科学院大气物理研究所郄秀书研究员为论文第一作者兼通讯作者。
论文信息：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. 青藏高原单体雷暴的电荷结构及“晴天霹雳”闪电成因, 科学通报, 2025, 70(7), 944-954. https://doi.org/10.1360/TB-2024-1144
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