4000米高度自然闪电电场波形特征研究

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Study on Waveform Characteristics of Natural Lightning Electric Field at 4000-m Altitude

西藏高原4000米高空自然闪电电场波形特征研究表明，基于拉萨和羊八井观测数据，正负首次及后续回击的时间域参数（上升时间、半峰宽、零交叉持续时间）存在显著差异，揭示低气压环境下放电通道延迟和电荷中和机制改变，首次回击参数延长，后续回击零交叉时间仍高，低密度大气增强高频能量保留和低频能量耗散，为高海拔闪电防护提供理论依据。

　　

摘要：

本文系统研究了海拔4000米处自然闪电电场的波形特征。利用西藏拉萨和羊八井观测站测量的数据，对正极性首次回击、负极性首次回击以及负极性后续回击的时域参数（如上升时间、半峰值宽度和零交叉持续时间）进行了详细的统计分析。通过结合低压、低密度大气的物理特性，探讨了这些参数差异的成因。研究结果表明，高海拔地区首次回击的时域参数（包括上升时间、半峰值宽度和零交叉持续时间）显著延长，这反映了在低压条件下放电通道的击穿过程延迟以及电荷中和机制的变化。此外，慢前沿能量的比例明显降低，表明稀薄的大气对闪电波形中的低频成分具有更强的耗散作用，同时较好地保留了集中在峰值附近的高频能量。对于后续回击，尽管预先存在的电离通道降低了极性转换的概率，但零交叉持续时间等参数仍然较高，这凸显了低密度大气对电磁场振荡和电荷耗散过程的持续影响。本研究证实了海拔高度对闪电电场波形的系统性影响。这些发现为理解闪电灾害机制、优化闪电定位技术和预警系统，以及设计高海拔地区输电线的防雷措施提供了重要的理论基础和数据支持。