《Atmospheric Research》：Complex pulse episodes during the initial continuous current stage of a rocket-triggered lightning flash: a case study
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•同步记录揭示了一个ICC阶段中存在不同的电荷转移特征。•分支分辨的时序分析支持波分裂和可能的部分反射。•入射波速度导流状态可能会共同影响电场响应。引言闪电是一种强烈的放电过程，其电荷从云层向地面转移是闪电物理学的核心研究主题。Rakov和Uman（2003）将经典的电荷转移
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同步记录揭示了一个ICC阶段中存在不同的电荷转移特征。
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分支分辨的时序分析支持波分裂和可能的部分反射。
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入射波速度导流状态可能会共同影响电场响应。
引言
闪电是一种强烈的放电过程，其电荷从云层向地面转移是闪电物理学的核心研究主题。Rakov和Uman（2003）将经典的电荷转移模式分为三类：先导-回击（RS）、持续电流和M分量。该框架为理解自然闪电的放电机制提供了基础。然而，火箭触发的闪电和从高物体上引出的上行闪电通常涉及更复杂的阶段结构。在起始阶段之后，上行先导可能经历自持发展，并在有利条件下沿接地通道产生持续电流。该阶段通常被称为初始连续电流（ICC）阶段，代表了云层和地面之间重要的电荷转移过程。在ICC阶段叠加在背景电流上的脉冲称为ICC脉冲（ICCP）。
许多火箭触发闪电中的ICCP具有与M分量相当的电流参数（Wang等，1999），而来自高物体的测量结果则揭示了上升时间更短且峰值电流更大的ICCP（Miki等，2005；Miki等，2006）。这些差异构成了Flache等（2008）提出的慢速和快速ICCP区分的依据。人们还观察到更复杂的波形。Qie等（2011）报道了一个结合RS和M分量特征的事件，并将其解释为放电过程的重叠。Paul和Heidler（2018）进一步表明，ICCP和M分量电流记录可以包含由多个基本脉冲组成的复合脉冲。
对这些电场特征的解释借鉴了波传播模型和电流-电场时序。在M分量的导波模型中，一个向下的入射波和一个向上的反射波沿已导电通道传播（Rakov等，1995）。Zhou等（2015）利用快速电流上升开始与电场峰值之间的时间间隔来区分M分量、RS和混合模式电荷转移。He等（2020）利用具有指数电流衰减的修正传输线模型重现了混合模式脉冲和RS的电场波形，支持了它们电荷转移特性之间相似性的论点。然而，人们也报道了具有相对较长上升时间的混合模式ICCP（He等，2018），表明其解释还需要超越单一波形参数的信息。
光学和射电观测为这些波形差异提供了空间背景。ICCP可由回弹先导或由连接到接地的载流通道的独立云内先导激发（Yoshida等，2012）。根据连接条件，由此产生的活动可以表现出类似M分量、类似RS或中间的光学特征（Huang等，2021）。人们还报道了与通道亮度和背景电流之间的关系：弱RS型ICCP主要发生在非发光分支中，而类似M分量的ICCP则与持续发光的通道相关联（Heidler和Paul，2021），并且背景电流可能会影响ICCP特征（Cai等，2023）。Visacro（2022）在双向双极先导框架内解释了近距离同步视频、电流和电场观测。最近，Oregel-Chaumont等（2025）提出通道长度和节点几何形状可能对混合模式与M分量样行为之间的转变有所贡献。这些研究共同将脉冲形态与通道的状态和构型联系起来。
通道节点引入了入射活动激发沿多条路径响应可能性。Winn等（2012）记录了触发闪电中节点的发光脉冲传播和分裂，并讨论了当入射活动进入发光通道时可能发生的部分反射。因此，入射分支和非入射分支上响应的时间顺序对于评估这些传播过程至关重要。特别是，解析已发光的非入射分支在入射活动接近和通过节点时如何响应，可以阐明其在脉冲中的参与情况及其与电场波形的关系。
在此，我们利用同步高速图像、通道底部电流和电场记录研究了火箭触发闪电闪发中的九次ICCP事件。这些事件发生在接地通道建立之后，使得我们能够在共同的可视通道系统中比较脉冲形态、脉冲前通道亮度和入射波发展。特别关注的是在清晰可见的分支点附近的响应。区域光学强度时间序列被用于解析入射和非入射分支上增强的序列，并将其与电场变化相关联，从而为研究波分裂和可能的反射分量提供了基础。
章节摘要
实验与数据
本研究分析的数据来自2018-2019年夏季在广东闪电研究试验现场进行的火箭触发闪电实验。试验现场配备了同步光学和电磁测量设备。光学观测结合通道底部电流和电场测量，使我们能够研究云层向地面电荷转移的机制。
ICCP事件分析
为了在ICC阶段识别不同的ICCP事件，我们使用了基于同步光学和电场数据的统一判据。当相对光学强度出现瞬态增强且电流和电场同步变化时，即确定为一个事件。其大致终止点是根据最后脉冲之后光学、电流和电场信号返回到局部ICC水平（在自然波动范围内）来确定的。
讨论
先前的研究表明，ICCP可以在持续发光、载流的通道中发展，或者起源于暗淡或衰减的分支，随后连接到导电通道。前者通常表现出逐渐的类似M分量的电流变化，而后者可能产生更陡峭的类似RS或中间响应（Miki等，2005；Miki等，2006；Flache等，2008；Huang等，2021）。Oregel-Chaumont等（2025）进一步提出混合模式以及……
总结
本研究利用同步光学、电流和电场测量比较了火箭触发闪电闪发中的九次ICCP事件。观测显示，电波形特征、脉冲前通道亮度和入射路径之间存在关联。对E2的区域光学强度分析进一步表明，在入射活动沿路径B接近分支点O后，两个靠近O的区域在相应的……之前都达到了其采样最大值。
CRediT作者贡献声明
Li Cai：写作 – 审阅与编辑、写作 – 原稿、监督、方法论、获取资金。Yu Feng：写作 – 原稿、方法论、形式分析。Haohao Jin：写作 – 原稿、方法论、形式分析。Nengxing Guo：写作 – 原稿、形式分析。Jianguo Wang：写作 – 审阅与编辑。Mi Zhou：写作 – 审阅与编辑。Jinxin Cao：写作 – 审阅与编辑。Yadong Fan：写作 – 审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（批准号：52177154）、湖北省自然科学基金杰出青年项目（批准号：2024AFA060）以及中央高校基本科研业务费专项资金（批准号：2042025kf0019）的资助。作者感谢广东电力研究院和广东闪电研究试验现场的全体工作人员参与……
Li Cai|Yu Feng|Haohao Jin|Nengxing Guo|Jianguo Wang|Mi Zhou|Jinxin Cao|Yadong Fan
