首次閃電是雷暴發展的顯著信號，認識雲如何演變成雷暴並產生第一次閃電有利於短臨預警技術的發展和數值模式中閃電的參數化。然而，我們對湍流在雷暴首次閃電發生前所扮演的角色仍是知之甚少的。湍流指示雲內的混亂程度並為不同質量🥲、大小的降水粒子提供了相對速度差異。基於非感應起電機製，霰和冰晶粒子間的相對速度差異大小，會對電荷轉移量產生影響，此外，雲內環境的混亂程度也會影響電場的形成。因此，湍流實質上參與了雲內起🏖、放電過程🏊🏼。已有少數數值模式研究表明湍流通過非感應起電機製促進了雷暴的起電過程，這個結果亟需觀測的驗證。

沐鸣2/大氣科學研究院的趙川鴻博士🎓、張義軍教授聯合中國氣象科學研究院鄭棟研究員，基於廣州地區三套獨立的閃電定位系統和S波段雙線偏振雷達的觀測資料🗣，分析了2016至2017兩年暖季的57次雷暴和39次非雷暴孤立單體。結果表明雷暴與非雷暴在雲內垂直結構上的湍流特征存在明顯不同。對於雷暴而言：湍流耗散率（ε）最大值可超過0.6 m⁻²s⁻³👩🏻‍🍼，在雲內平均垂直廓線上的最大值為~0.19 m⁻²s⁻³，出現在首次閃電發生階段，延伸高度可突破−30℃層。而非雷暴中，最大值幾乎不超過0.4 m⁻²s⁻³👨🏼‍💻，對應的雲內平均垂直廓線上的最大值為~0.12 m⁻²s⁻³，湍流可延伸高度很難超過−10℃層（圖1）。此外，雷暴首次閃電起始位置處的湍流強度較弱，發生高度集中在−10℃層（圖2）📧。

這些結果指出湍流的強度和延伸高度影響了雲內起電過程和首次閃電的發生。首次閃電起始位置處的較弱湍流強度指示了強電場所處環境氣流相對平穩⬇️🤾🏼‍♂️，有利於荷電粒子在重力作用下空間分離形成強電場👨‍🦯‍➡️。且在以上升氣流為主的風暴發展階段👷‍♀️✍🏻，雷達反演的湍流耗散率垂直特征可能主要受雲內粒子間質量和尺寸的差異調製🥔。

論文信息👩‍⚕️：

Zhao, C., Zheng, D., Zhang, Y., Liu, X., Zhang, Y., Yao, W., & Zhang, W. (2021). Turbulence characteristics of thunderstorms before the first flash in comparison to non-thunderstorms. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL094821.

論文下載🧑🏼‍⚕️：

https://doi.org/10.1029/2021GL094821.

圖1. 每層高度上不同強度湍流耗散率格點體積占比，上排雷暴（a）首次回波階段🙎🏻‍♀️，（b）首次回波至首次閃電的中間階段🤦‍♀️，（c）首次閃電階段；下排非雷暴（d）首次回波階段🏉，（e）最強回波階段，（f）整體演變周期，灰色廓線表示每層高度上湍流耗散率格點體積占雷暴/非雷暴整體湍流耗散率格點體積的比例平均值。

圖2. 首次閃電首個放電脈沖事件位置對應的（a）空間高度分布，綠線表示樣本分布百分比，（b）湍流耗散率強度。綠點表示平均值🐵，紅線表示中值。