毕业论文文献综述:地闪连续电流过程的研究进展

国内外相关研究工作人员对地闪连续电流过程进行了很多研究,计算统计了地闪连续电流出现的概率、持续时间、幅度、转移的电荷量等特征参量,分析了地闪连续电流与回击之间的关系,探讨了连续电流过程发生的物理原因和机制,还研究了与其他大气放电现象的关系。
李荣等人统计发现甘肃地区的负地闪中约23%含有长连续电流过程,海南岛的地闪中43%有长连续电流过程[18]。张翠华等人统计了甘肃中川地区和广东地区的地闪连续电流数据,发现甘肃中川地区有49.5%的地闪带有连续电流,连续电流的持续时间平均为88.9ms;广东地区的地闪中有52%含有连续电流,连续电流的持续时间平均为158.2ms[12]。赵阳等人通过对2002年夏季青藏高原那曲地区的闪电观测资料分析发现正、负地闪回击后常常伴随短时间的连续电流[19]。张阳等人统计了北京地区正地闪时间分布及波形特征,发现北京117次正地闪中,有81次具有连续电流过程,带有连续电流的正地闪数占总正地闪的比例为69.2%,连续电流持续时间平均值为113ms,其中长连续电流在正地闪中的比例为48.7%[20]
Kitagawa等人统计发现:观测到的地闪中90%是多回击闪电,50%的多回击闪电含有持续时间为40ms到500ms的长连续电流过程,但多回击闪电的首次回击中没有发现连续电流过程;而27个单回击闪电中只有2个含有连续电流过程[7]。Shindo和Uman观测到的90个闪电中,22个含有长连续电流,11个含有短连续电流;19个单回击闪电中,只有1个含有长连续电流,含有短连续电流的单回击闪电1个也没有。长连续电流持续时间的几何平均值为115ms,短连续电流的则为23ms[8]。Ballarotti等人发现28%的回击中,包括单回击闪电,伴随有各种连续电流过程(长、短、极短)[9]。Saba等人观测到的1243个负回击中,有454个含有持续时间从4ms到542ms的各种连续电流过程[21]。Beasley等人观测到一个具有持续时间约700ms的长连续电流的单回击负地闪[22]
Brook等人计算了地闪放电过程中回击过程和连续电流过程释放的电荷量,得出:含有长连续电流的闪电释放的电荷(平均34C)是未含连续电流过程的(平均19C)两倍,平均持续时间150ms的长连续电流过程平均释放电荷12C;连续电流的值为38至130A。另外,伴随有长连续电流过程的回击(同一次闪电中)释放的电荷要小;但,在有长连续电流过程的闪电和没有长连续电流过程的闪电中,回击释放的平均电荷差异很小。由梯级先导产生的回击释放的电荷的最小值是3C,而其他回击释放的电荷最小值是0.21C;首次回击释放的电荷大多在3到4C,继后回击是0.5到1C,单回击闪电释放的电荷平均是4.6C[23]。Shindo和Uman得出长短连续电流的平均幅度为30到200A[8]
Shindo和Uman统计分析得出:有连续电流的回击与其前的回击之间的时间间隔与连续电流的持续时间成反向关系。22个有长连续电流的回击与其前的回击之间的时间间隔平均28ms,短连续电流的平均是53ms,161个规则(没有长短连续电流过程)的回击间隔时间平均64ms,90个闪电中总258个回击间隔时间平均是65ms。平均而言,伴随有连续电流的回击的初始电场峰值和电流比其他回击要小。长连续电流的回击峰值平均2.7V/m,短连续电流2.6V/m,规则的4.0V/m[8]。Rakov等人发现绝大多数持续时间超过40ms的连续电流由多回击闪电的继后回击引发,而不是由多回击闪电的首次回击或单回击闪电的回击引发[24]。张翠华等人研究得出连续电流的持续时间与产生它的回击和前一回击之间的时间间隔呈反相关,连续电流持续时间越长,时间间隔越短[12]。Saba等人观测了454个含有持续时间4到542ms的连续电流的负回击,没有发现回击峰值电流超过20kA而连续电流持续时间又超过40ms的负回击,并定义这种回击峰值超过20kA而连续电流持续时间又超过40ms的区域为“拒绝区域”(“exclusion zone”)。同时发现,平均而言,连续电流持续时间越长,其之前的回击的峰值电流越低[21]。李俊等人研究发现自然闪电的继后回击及紧跟其后的连续电流过程的发光总量与该次继后回击之前闪电通道的截止时间有关,较大的发光总量对应于较长的截止时间,较小的发光总量对应于较短的截止时间,但两者没有固定的比例关系[25]
Ferro等人[26]利用高速摄像和快电场变化天线观测了多通道闪电中的连续电流。通过统计分析,证实了在多通道闪电中,关于连续电流的一些特征和结论仍然是成立的。这些特征或结论有以下几个方面:其一,Rakov和Uman(2003)提出的连续电流特性:(1)引起长连续电流的回击初始电场峰值比常规的回击的要小;(2)引起长连续电流的回击的前一个回击的初始电场峰值比常规回击要大;(3)引起长连续电流的回击之前的回击间的时间间隔相对要短。其二,Saba等人(2006a)发现较高峰值电流的负回击后跟随着较短的连续电流,有更长连续电流的回击的峰值电流更低。
Cummer等人利用无线电和卫星携带的光学仪器观测分析了高海拔的“精灵”电流和闪电连续电流[27]。Martin等人从磁场记录推断出闪电电流波形,得出闪电连续电流主要促成平流层的电加热的结论。提出“如果(蓝色)喷流的形成与闪电放电有关,那么闪电连续电流是其主要的形成机制”的观点[28]。Weiss等人比较了具有连续电流的单回击负地闪和那些附近的地闪、云闪的VHF辐射源特征,发现两者差异非常大,前者传播了更大的区域,不过这是否与连续电流有关还不能确定[29]
浏览次数:  更新时间:2017-10-19 10:34:54
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