閃電放電通常發生在一定的時間和空間範圍內📱,隨著通道的延伸發展,雲內電荷不斷被轉移中和🏅,在此過程中伴隨著各種物理化學效應🧑🏼🚒,包括大電流、強電磁輻射、氮氧化物的產生等👨🏼🏫🚿,這些效應不僅與閃電放電電流峰值強度有關,也和放電通道長度密切相關。而隨著精細化探測技術的進步,閃電通道探測能力獲得明顯提升,如何真實獲取閃電通道形態特征成為一個亟需解決的問題。
前人是通過對閃電放電脈沖輻射源的定位獲得閃電通道信息,並用閃電通道凸殼面積或者體積表征閃電尺度,這擴大了閃電效應的範圍;而更進一步的幾何尺度,則忽略了同一通道內多次放電的事實。基於LMA(Lightning Mapping Array)和CINTF(Continuous Broadband Interferometer)精細化閃電定位資料,沐鸣2/大氣科學研究院的李雨芮碩士🫳🏼🙋🏼♀️、張義軍教授聯合中國氣象科學研究院張陽研究員與美國新墨西哥礦業技術大學合作👨🏻🦱,提出了一種描述閃電放電延伸尺度的新方法。該方法采用由閃電源密度確定的輻射源空間連接閾值,與傳統的固定閾值方法相比,在不同探測能力(閃電密度)下,閃電尺度的穩定性得到了改善,其中低密度情況下的通道增長率達到120.99%,連接形狀與實際情況更加一致(圖1)👩🏼🦲。特別是對於重復放電通道,該方法通過輻射源連接時間間隔的限製,區分在不同時間發生在同一通道中的放電🫷,得到通道延展尺度👰♀️。與幾何尺度相比⤴️,通道延展尺度明顯增加(文中個例的放電尺度可達到幾何尺度的2.8倍)🪨👼🏽,從而更好地描述閃電放電過程和影響區域(圖2)👍。這些綜合結果表明,本文的閃電放電延伸尺度方法可以增加通道長度,提升通道尺度穩定性,對通道的描繪更加真實。
論文信息:Li, Y., Zhang, Y., Zhang, Y., & Krehbiel, P. R. (2021). A new method for connecting the radiation sources of lightning discharge extension channels. Earth and Space Science, 8, e2021EA001713.
論文鏈接:https://doi. org/10.1029/2021EA001713

圖1. 調整參數前後低密度個例連接的比較。黑線是真實連接,藍線是采用固定參數的連接👌🏿,紅線是采用基於密度的參數的連接。(a) Flash 1在調整參數前後的連接對比🫧。(b) Flash 2在調整參數前後的連接對比。

圖2. 重復放電的三段通道的幾何尺度和放電尺度對比。