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青藏高原中部一次雷暴过程中的电荷结构演化特征

雷暴，电荷结构，闪电

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

青藏高原是世界上海拔最高的高原。由于其特殊的地形，高原上发生的雷暴具有独特的特征。高原上发生的雷暴通常具有尺度小、对流弱和生命史短的特点，因此高原雷暴的电荷结构也明显区别于同纬度的低海拔地区。由于高原地区观测的难度，电荷结构的研究主要集中在高原北部边缘，对高原中部地区雷暴的对流结构和电荷结构特征的研究还缺乏一定的认知。基于高精度闪电VHF干涉仪、C波段多普勒雷达及多频段电磁场等观测数据，本研究揭示了青藏高原一次仅产生云闪的非典型底部强对流主导型雷暴的完整电荷结构演变特征。该雷暴在发展演化过程中，雷暴初始阶段显现一个弱的雷暴单体，随着雷暴逐渐增强，大于50 dBZ的强回波持续时间较短仅为30分钟，这次雷暴过程云顶高度为8km， 20 dBZ的回波顶高达到了6.5 km。该次雷暴过程最高闪电频次达每分钟4次，仅发生了云闪。根据短基线VHF甚高频相对于雷暴发展的方向，将雷暴划分为3个区域。在雷暴的初始及持续弱对流阶段，雷暴始终呈现反偶极性电荷结构，发生的主要为负极性云闪；当对流进一步发展至成熟阶段，强对流区域上层开始出现正电荷区，在强对流区底部形成具有更大下部正电荷区的三极性结构，随着闪电频数增加，底部正电荷区消耗。与之相反，相邻对流区域则优先发展上层偶极电荷结构而非先形成下部正电荷区。雷暴整体呈现出持续存在反偶极性电荷结构，并伴随异常庞大的下部正电荷区的三极性电荷结构共存。雷暴过程云闪主要为负极性闪，主要起源于下部负偶极性电荷区内，而少数正极性云闪则发生于上层偶极电荷结构之间。通过高原雷暴的雷达回波分布特征，发现下部正电荷区与中层负电荷区主要与霰粒相关，而上部正电荷区则主要与冰晶和雪晶聚合体相关联。