地闪回击电流及通道半径随时间的演化

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闪电放电物理过程的研究是雷电预警和防护工作的理论依据。闪电光谱观测是获得闪电通道内部物理特性参数的有效方法。本文利用无狭缝高速摄谱仪在青海高原地区获得了云地闪电的高时间分辨光谱,通过对时间演化光谱的分析,探讨了云地闪电回击过程中电流随时间的演化特性。主要研究内容和结论包括:  依据无狭缝高速摄谱仪在青海地区观测的云对地闪电回击过程的时间分辨光谱和同步电场资料,结合理论计算,分析了两个多回击闪电的一些物理特性。验证了闪电放电电流和离子线光谱总强度之间的正相关关系,并基于此正相关关系,讨论了四个回击放电过程的电流随时间的演化。结果表明:回击通道电流在101μs-139μs内从峰值下降到半峰值;回击通道单位长度的焦耳热数量级为105 J/m-106 J/m;电弧通道半径和放电电流密切相关,放电电流越强,通道半径越大。并且,在通道峰值电流之后,电弧通道半径随时间的演化和电流随时间的演化一致。计算得到的各物理特性参数值都在文献报道的结果范围内,说明本工作所得数据是可靠的。  另外,对于没有电学观测资料,无法直接估算峰值放电电流的闪电,参考其他闪电的电场变化信息,结合比尔-朗伯定律,将不同闪电的光谱线强度统一到相同观测条件下,依据电流与光谱中离子线总强度的相关性,研究了闪电的电流随时间的演化规律。结果表明,峰值电流之后,回击通道的电流经过101μs-138μs衰减到半峰值,然后缓慢衰减,与其他研究方法得到的结论一致。由于光谱观测相对容易实现,这一方法为研究闪电放电电流及传输特性提供了新的途径。
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