人工触发闪电高能辐射特征及其与放电参量的关系张雄1,李小强1,张阳2,曹保锋1,郑毅1,蒋如斌3,李鹏1*,张鸿波3,吕伟涛2†1.国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京102205;2.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100083;3.中国科学院大气物理研究所,北京100029*通讯作者,E-mail:lipeng@sklnbcpc.cn†通讯作者,E-mail:wtlu@ustc.edu收稿日期:2022-06-17;收修改稿日期:2022-10-13;接受日期:2022-11-02;网络版发表日期:2023-01-18中国科学院战略性先导科技专项项目(编号:XDA17040503)和中国气象科学研究院基本科研业务费项目(编号:2021Z011)资助摘要2021年5~7月,使用自主研发的雷暴高能辐射观测系统,在中国气象局雷电野外科学试验基地首次开展了人工触发闪电高能辐射观测试验,在22次先导/回击过程中成功捕获到17次X射线暴.文章研究分析了X射线暴的能量、时间和方向特征,讨论了高能辐射与相应的回击峰值电流、半峰值宽度、上升时间和回击间隔时间等放电参量的关系以及相关的物理过程.结果表明:高能辐射普遍存在于人工触发闪电过程中,与回击前最后的下行先导过程密切相关,光子能量集中在数十至百keV,高能辐射平均持续时间~27μs,且具有与垂直向下光束不符的方向特征,可能与先导发展方向有关;高能辐射强度与回击峰值电流正相关,表明其与闪电过程的强弱直接相关,但也同时受到闪电通道条件的调制作用;高能辐射表现出分立脉冲、连续脉冲和分立-连续脉冲3种不同的时间分布模式并在放电参量上存在差异,分立脉冲事件持续时间最长,相应的回击电流半峰值宽度小、回击间隔时间长,且均出现在靠后的先导/回击过程中,连续脉冲事件持续时间短,相应的回击峰值电流小,分立-连续脉冲事件持续时间适中,相应的回击电流半峰值宽度和回击峰值电流普遍较大,3类不同的时间分布事件可能决定于先导发展过程的不同类型.上述观测结果支持先导强场逃逸机制.关键词触发闪电,闪电高能辐射,X射线暴,通道底部电流,先导强场逃逸机制1引言闪电是地球上能量最高的天然粒子加速过程之一(Tavani等,2011;Enoto等,2017).其伴随的瞬态高能现象可能与闪电的始发密切相关,并影响近地空天活动的安全,是大气科学、核科学与技术等不同学科交叉的前沿热点(郄秀书和王俊芳,2010;Dwyer和Uman,2014;王体健等,2019;陆高鹏等,2020).虽然英国物理学家Wilson(1925)在20世纪20年代就提出,雷暴内部的强电场能够加速电子并产生韧致辐射,但直至2001中文引用格式:张雄,李小强,张阳,曹保锋,郑毅,蒋如斌,李鹏,张...
