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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

闪电产生于雷暴云，雷暴云空间电荷结构及内部电荷分布对闪电特征的影响一直是大气电学领域的一个重要方向，越来越多的研究表明闪电放电特征与雷暴云内电荷分布特征关系密切[1-3]。因此，开展雷暴云内电荷密度分布与闪电行为的影响的理论研究是具有重要意义的。虽然许多研究学者对这一课题做了一系列研究探讨，但是目前由于雷暴云电荷结构及内部电荷分布等信息无法被全方位获得，这使得雷暴云内电荷密度分布特征与闪电行为之间的关系难以解决。然而，利用数值模拟试验可以较好的解释雷暴云内电荷分布与闪电行为的关系。本文为了研究闪电的类型和先导传播特征与雷暴云内部高密度电荷区相对位置之间的联系，采取数值模拟的方式，研究他们之间的相互关系。这不仅有利于促进雷电科学的理论研究，也为雷电预报预警、防雷减灾提供必要的基础。

国内外研究现状

雷暴云内电荷的分布特征对闪电放电的影响一直受到国内外学者的关注，许多研究者对此问题做了大量研究，结果表明：闪电放电类型与雷暴云中不同的电荷结构类型存在直接联系^[4-7]。Tessendorf等^[8]研究了两次雷暴过程的雷达数据和闪电定位结果，分析了不同电荷结构对闪电类型的影响，指出正常三极性电荷结构有利于负地闪的产生，反三极性电荷结构更容易产生正地闪。Mansell等^[9]发现，在反极性电荷结构下，云底部存在负电荷区更有利于正地闪发生。郑栋等^[10]结合闪电定位资料对发生于北京的一次冰雹过程的闪电活动和电荷结构演变特征进行了综合分析，认为具有强烈上升气流的灾害性天气更容易形成反三极性的电荷结构，并在下部的两个电衙区的作用下形成较多的正地闪。

由此可见，雷暴云内不同电荷结构对闪电放电有着重要影响，但水平方向的电荷分布对闪电放电的影响同样值得关注。为此，学者们基于现有的探测数据建立雷暴云电荷结构模型，有针对性的设置敏感性试验并定量探讨电荷分布特征对闪电放电的影响^[11,12]。谭涌波等^[6,13]指出雷暴云内电荷分布特征（包括底部正电荷区、电荷区分布范围、电荷区密度大小等因素）对闪电类型和传播特征具有主导性作用。Krehbiel等^[11]通过分析数值模拟试验结果和LMA观测数据，指出雷暴云内电荷分布不均衡更有利于诱发穿过主正电荷区向下传播的负地闪。林辉^[14]进行模拟试验得出雷暴云内电荷水平分布对闪电类型和先导传播有着重要影响，电荷水平分布密集不均匀时，先导在电荷高密度中心发展，电荷分布单一均匀时，先导广阔延伸。Akita等^[15]结合VHF闪电定位和气象雷达观测的数据分析指出，闪电的触发位置与周围环境的电荷分布对闪电类型和传播先导起决定性作用。Pilkey等^[16]在对比人工引发闪电和自然闪电在传播路径上的差异性并结合云中分布电荷的研究推断出不同电荷分布下触发的闪电在水平方向的传播特征的区别较大。这些研究都显示了雷暴云内水平电荷分布的变化对闪电放电特征的影响。

但是，雷暴云内电荷密度中心位置的差异对闪电的类型和先导传播特征有着怎样的影响呢？在此方面目前还没有展开更深入的研究。本文在放电参数化方案的基础上，建立一个三极性雷暴云电荷结构模型（含屏蔽层），利用数值模拟试验探究雷暴云内高密度电荷区的相对位置对闪电特征的影响。

2. 研究的基本内容

在建立了三极性雷暴云电荷结构模型（含屏蔽层）的基础上，构建雷暴云内“偏态”形式电荷密度分布的数学模型，利用数值模拟试验研究以下内容：

（1）定量研究雷暴云内高密度电荷区的相对位置对不同闪电类型的影响；

（2）探讨高密度电荷区相对位置对先导传播行为的影响，分析它们之间的相互关系。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、实施方案

1.放电参数化方案的选择；

4. 参考文献

[1] tan y，tao s，zhub.fine-resolution simulation of the channel structures and propagation featuresof intracloud lightning[j]. geophys res lell.2006,33(9):499-505.

[2] 张义军，孟青，吕伟涛等.两次超级单体雷暴的电荷结构及其地闪特征[j].科学通报，2005，50（23）:2663-2675.

[3] 张义军，徐良韬，郑栋等.强风暴中反极性电荷结构研究进展[j].应用气象学报，2014，25（5）:513-526.