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基于三维闪电定位数据的华南雷暴电荷结构分析

雷暴；闪电；电荷结构；LMA；雷达

雷电基础理论和应用理论研究 > 雷暴电学

雷暴电荷结构是连接雷暴动力微物理过程和闪电活动特征的桥梁，处于雷暴电学研究非常关键的位置。华南作为我国雷暴活动最为活跃的区域之一，先前除有限的几个模式研究分析了华南雷暴电荷结构外，一直缺乏基于客观观测数据的雷暴电荷结构研究。本研究基于广东闪电成像阵列（GD-LMA）的观测数据，结合雷达及探空观测，针对2021年6月16日华南地区一次雷暴过程，分析了雷暴电荷结构的演变特征。该雷暴共观测到1057次闪电，闪电辐射源主要集中在0 ℃～－40 ℃层之间。研究表明，雷暴成熟阶段在对流区表现为经典的三极性电荷结构，上部主正电荷区核心主要位于－30 ℃～－40 ℃层之间，中部主负电荷区核心主要位于－10 ℃～－20 ℃层之间，下部次正电荷区核心主要位于0 ℃层附近。雷暴初始发展和后期消亡阶段都表现为偶极性电荷结构，且消亡阶段电荷区高度逐渐下降。对流区以外的区域，大部分时候闪电数据都没有指示出下部次正电荷区，而上部正电荷区和中部负电荷区高度相比对流区所对应的电荷区偏低。上部主正电荷区的雷达反射率普遍<40 dBZ，中部负电荷区的雷达反射率主要在40～50 dBZ之间，下部次正电荷区对应的雷达反射率主要>50 dBZ。上正-中负的电荷区的核心区高度差平均2.7 km；中部负电荷区-下部次正电荷区的核心高度平均差2.6 km。在所有闪电中，有6.5%的闪电由下部次正电荷区参与贡献。