第七届青年地学论坛

近30年的研究已经表明在复杂多变的地形和气候环境影响下，中国内陆高原地区具有明显不同于低纬平原地区的雷暴和闪电活动特征。为了进一步探究这些特征，日本岐阜大学与中科天际科技股份有限公司开展合作，2018年在宁夏回族自治区布置了快天线闪电定位阵列（Fast Antenna Lightning Mapping Array，FALMA）。探测电场信号频段为500 Hz到500 kHz，采用预触发方式，采样长度为1秒，采样速率25 M/s，可以实现连续地、无死时间地记录闪电电场信号。中国宁夏的FALMA拥有25个测站，覆盖范围是200 km×350 km；除了采样速率降至10 M/s，其余技术均与日本岐阜FALMA相同（Wu等，2018）。FALMA是兼顾商业应用和科学研究的观测网，可有效探测宁夏以及周边地区的雷暴活动。2019年在宁夏开展了预实验，测试并通过了GPS同步授时、数据连续采集等一系列关键技术。这里将着重介绍2019年FALMA在宁夏地区观测到的闪电活动特征。
闪电主要分布在宁夏北部地区（如银川市、石嘴山市），辐射源密度高达128（sources/km²）；中、南部地区（如：中卫市、吴忠市、固原市）闪电分布明显偏少，辐射源密度均值范围为1-2（sources/km²）。闪电日分布变化趋势表明：宁夏地区雷暴主要集中在午后13:00至晚间23:00，这与一般低纬平原地区的闪电日分布类似。2019年，宁夏银川站共记录25个雷暴日，其中约65%的闪电辐射源发生在8月2日和8月5日。这两次雷暴日分别产生了9,779和4,025个闪电，以云闪为主，比例分别为72%（7,000/9,779）和68%（2,718/4,025）。辐射源高度集中分布在5℃至-30℃，在-10℃高度处达到峰值。
在8月2日和8月5日的雷暴天气中，我们分别挑选了310例和332例具有良好定位结果且伴有明显初始击穿（Preliminary breakdown, PB）波形特征的闪电个例。这些闪电个例以反极性云闪为主，占比分别为93%（287/310）和96%（318/332）。假设FALMA记录的闪电PB通道对应负先导发展过程，根据闪电双向发展理论，负先导往正电荷区发展而正先导朝负电荷区发展。因此，PB通道的起始点、终点可以分别被认为是负电荷和正电荷区域。据此，我们推测：在宁夏地区，雷暴云内存在反偶极性电荷结构，主负电荷区中心高度约为7~9 km，下部主正电荷区中心高度约为2~4 km。
 

闪电探测,雷电物理