目錄
序
前言
第1章 雷電研究史上的里程碑 1
1.1 富蘭克林風(fēng)箏實驗與避雷針 1
1.2 雷電光譜和基于Boys相機的條紋照相 3
1.3 雷暴云內(nèi)電荷結(jié)構(gòu)與Simpson電場探空 4
1.4 雷電電流測量與Berger回?fù)舴逯惦娏鞣植?5
1.5 全球大氣電路概念與Carnegie曲線 7
第2章 雷暴云電荷結(jié)構(gòu)和起電機制 9
2.1 晴天大氣電學(xué)概述 9
2.1.1 地球大氣分層和大氣離子 9
2.1.2 全球大氣電路與電平衡 11
2.2 雷暴云的形成和地面電場 14
2.2.1 雷暴云的形成和分類 14
2.2.2 雷暴云產(chǎn)生的地面電場及時間演化 16
2.3 雷暴云電場探空和云內(nèi)電荷結(jié)構(gòu) 18
2.3.1 雷暴云電場探空技術(shù) 18
2.3.2 單體雷暴的電荷結(jié)構(gòu) 21
2.3.3 中尺度對流系統(tǒng)的電荷結(jié)構(gòu) 21
2.3.4 日本冬季雷暴的電荷結(jié)構(gòu) 24
2.3.5 中國內(nèi)陸高原地區(qū)雷暴的電荷結(jié)構(gòu) 26
2.4 雷暴云內(nèi)的主要起電機制 28
2.4.1 非感應(yīng)起電機制 29
2.4.2 感應(yīng)起電機制 33
2.4.3 離子擴散起電機制 35
2.4.4 離子電導(dǎo)起電機制 35
2.4.5 次生冰晶起電機制 36
2.5 雷暴云電荷結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬 36
2.5.1 電荷連續(xù)性方程與電場求解 37
2.5.2 閃電放電過程的參數(shù)化 38
2.5.3 基于云分辨模式的雷暴云電荷結(jié)構(gòu)和放電通道模擬 40
2.5.4 基于中尺度氣象模式的雷暴云電荷結(jié)構(gòu)模擬 42
第3章 下行負(fù)地閃放電過程 45
3.1 下行負(fù)地閃物理過程概述 46
3.2 預(yù)擊穿過程 46
3.3 下行負(fù)先導(dǎo)過程 49
3.3.1 光學(xué)發(fā)展特征和先導(dǎo)特征參數(shù) 49
3.3.2 負(fù)先導(dǎo)產(chǎn)生的地面電場變化 51
3.3.3 先導(dǎo)發(fā)展機制討論 53
3.3.4 負(fù)先導(dǎo)過程的靜電學(xué)模式 55
3.3.5 具有多接地點的負(fù)先導(dǎo) 57
3.4 連接過程 59
3.5 回?fù)暨^程 61
3.5.1 回?fù)綦娏鞑ㄐ?61
3.5.2 回?fù)舢a(chǎn)生的地面電場變化 67
3.5.3 回?fù)糨椛鋱龅念l譜特征 70
3.5.4 回?fù)綦娏髂Ｐ?71
3.5.5 回?fù)綦姶艌鲇嬎?76
3.6 閃擊間的過程 81
3.6.1 連續(xù)電流 82
3.6.2 M 分量 84
3.6.3 K變化 85
第4章 正地閃、云閃和其他類型閃電 88
4.1 正地閃 88
4.1.1 正地閃初始擊穿 88
4.1.2 下行正先導(dǎo) 90
4.1.3 正地閃回?fù)綦娏骱碗妶鲎兓?92
4.1.4 正地閃連續(xù)電流和M 分量 96
4.2 上行閃電 98
4.3 雙極性地閃 102
4.4 云閃 105
4.5 袖珍云閃 109
4.6 球狀閃電 112
4.6.1 球狀閃電的一般理論 113
4.6.2 實驗室人造球狀閃電 114
4.6.3 利用人工引發(fā)雷電技術(shù)制造球狀閃電 119
第5章 人工引發(fā)雷電及應(yīng)用 122
5.1 火箭導(dǎo)線人工引雷技術(shù)的原理 122
5.2 國內(nèi)外人工引雷實驗概況 124
5.3 傳統(tǒng)人工引雷的物理過程 126
5.3.1 初始連續(xù)電流過程 126
5.3.2 上行正先導(dǎo) 128
5.3.3 下行箭式負(fù)先導(dǎo) 131
5.3.4 人工引發(fā)雷電的連接過程 132
5.3.5 回?fù)綦娏鞑ㄐ渭癕 分量 135
5.3.6 人工引發(fā)雷電與自然雷電回?fù)綦娏鞯膶Ρ?147
5.4 空中人工引發(fā)雷電放電過程 147
5.5 人工引發(fā)雷電的近距離電磁場 152
5.5.1 距雷電通道0.1～5m范圍的極近距離電場 152
5.5.2 距雷電通道10～30m的電磁場 153
5.5.3 距雷電通道60～550m的電磁場 155
5.5.4 人工引發(fā)雷電的遠(yuǎn)距離回?fù)綦姶泡椛?156
5.6 人工引發(fā)雷電技術(shù)的應(yīng)用 158
第6章 雷電探測和定位技術(shù) 162
6.1 傳統(tǒng)的雷電探測技術(shù) 162
6.1.1 大氣平均電場儀 163
6.1.2 快、慢天線雷電電場變化儀 164
6.1.3 雷電磁場探測儀與磁定向法 165
6.2 雷電VHF/UHF輻射源定位技術(shù) 167
6.2.1 長基線時間差法雷電VHF輻射源三維定位技術(shù) 168
6.2.2 短基線時間差法雷電VHF輻射源定位技術(shù) 174
6.2.3 雷電VHF窄帶干涉儀定位技術(shù) 176
6.2.4 雷電VHF/UHF寬帶干涉儀定位技術(shù) 179
6.2.5 VHF輻射源定位系統(tǒng)的優(yōu)勢及不同系統(tǒng)之間的比較 180
6.3 地基VLF/LF雷電定位系統(tǒng) 182
6.3.1 VLF/LF頻段的雷電定位系統(tǒng) 182
6.3.2 VLF頻段的雷電定位系統(tǒng) 184
6.3.3 舒曼共振雷電探測系統(tǒng) 185
6.4 星載雷電探測系統(tǒng) 185
6.4.1 雷電光學(xué)探測器LIS/OTD 185
6.4.2 FORTE衛(wèi)星的射頻和光學(xué)雷電同步探測系統(tǒng) 187
第7章 雷電的天氣氣候?qū)W特征 188
7.1 雷暴尺度的雷電特征 188
7.1.1 冰雹云 188
7.1.2 颮線 192
7.1.3 熱帶氣旋 196
7.1.4 正極性地閃與災(zāi)害性天氣 201
7.1.5 雷電與雷暴動力、微物理和降水的關(guān)系 204
7.2 全球雷電活動和地域差別 209
7.2.1 全球雷電活動的時空分布和區(qū)域特征 209
7.2.2 中國及周邊地區(qū)雷電活動的時空分布 212
7.3 雷電活動與氣候變化 215
7.3.1 雷電活動對地面溫度的響應(yīng) 215
7.3.2 雷電與對流層上部的水汽 217
7.3.3 雷電產(chǎn)生的氮氧化物（LNOx） 218
7.3.4 氣溶膠對雷電活動的影響 219
第8章 雷暴云上方的大氣瞬態(tài)發(fā)光事件 222
8.1 瞬態(tài)發(fā)光事件的形態(tài)特征及其與雷電的聯(lián)系 222
8.1.1 紅色精靈 223
8.1.2 藍(lán)色噴流 227
8.1.3 巨大噴流 228
8.2 中高層大氣瞬態(tài)發(fā)光事件的物理機制 232
8.3 中高層大氣瞬態(tài)發(fā)光事件的可能影響 233
第9章 與雷暴或雷電有關(guān)的高能輻射 235
9.1 與雷暴有關(guān)的高能輻射現(xiàn)象 235
9.2 雷電放電過程產(chǎn)生的高能輻射 237
9.3 地球γ射線閃 240
9.4 雷電高能輻射的產(chǎn)生機制 243
9.4.1 相對論電子逃逸擊穿機制 243
9.4.2 逃逸擊穿的正反饋機制 245
9.4.3 強場逃逸擊穿機制 247
9.4.4 其他機制 247
參考文獻(xiàn) 249