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气象条件对Gaisberg塔激发上行闪电的影响
摘要
研究了与高塔上行闪电放电相关的气象参数。在Gaisberg Tower顶部和距离塔顶170米处测量了包括温度，风速，气压和相对湿度在内的参数。比较了与自发上行闪电相关的参数（在没有任何附近的闪电活动的情况下触发）和附近闪电触发的上行闪电（由附近的前一次闪电活动触发）。它表明，在Gaisberg塔（GBT），相对较低的环境温度并且附件没有任何闪电活动时有助于触发上行闪电。相对较高的环境温度（8.5°C至15.5°C）有助于在自启动的上行负闪电中启动向上的正向阶梯式领导者，而不是常见的梯级先导。发现风速和向上发射闪电之间没有可靠的相关性
关键词：气象参数；上行闪电；温度；上行正梯级先导
引言
近年来，高层结构上行闪电的引发引起了极大的兴趣[1-3]。研究人员已经将上行闪电分为两种类型，一种是自发的上行闪电，即在没有任何附近闪电活动的情况下启动的闪光;另一种类型是附近 - 闪电触发的上行闪电，即在100毫秒左右内由附近的雷电活动触发的闪电。 Wang和Takagi [4]发现风速对上行闪电起始有影响。他们报告说，自发的上行闪电总是发生在相对较高的风速下的静止塔或来自旋转的风力涡轮机叶片，而附近的闪电触发的上行闪电发生在相对低的风速下。由Wang和Takagi刺激[4]并作为周等人的工作的后续行动。 [2]，在本文中，我们检查了GBT现场基本的气象参数，当时179个自发（包括168个负，5个正，6个双极）和26个附近闪电触发（包括从2005年到2009年，在GBT测量了23个阴性，2个阳性和1个双极性向上闪烁）。
仪器和数据气象参数测量
气象参数测量分别在GBT顶部和距离塔顶170米处进行。在GBT的顶部，2001年安装了THIESCLIMAreg;制造的加热超声波风速计（图1），用于测量温度，风速，风向，相对湿度和气压。风速可在0.01至75毫升的范围内测量，分辨率为0.1毫升。对于小于5毫升的风速，精度为plusmn;0.1毫升，对于较高的值，精度为plusmn;2毫升。温度可在-50°C至 70°C的范围内测量，分辨率为0.1 dc。由于在传感器内部测量相对湿度，因此数据不能代表外部条件，并且未在本研究中使用。相反，我们使用距离塔台170米处的相对湿度测量，其中自2008年6月13日起安装了由HOBOreg;公司制造的未加热杯式风速计。加热超声波的采样间隔为1分钟和5分钟。
我们注意到每个记录文件中都有气压数据，而文件中并不总数存在温度和风速，因为有时候超声波风速计失效了。相对湿度仅在2008年6月13日之后可用。因此，如第III部分所示，在179个自发上行闪电中，96个样品具有温度和风速数据，41个样品具有相对湿度数据。在26个附近闪电触发的上行闪电中，25个样品具有温度和风速数据，11个样品具有相对湿度数据。Zhou等人描述了相关的雷电流和电场测量。文献[2]进行了详细说明。
双层上行闪电气象参数的比较分析
图2至5示出了与自启动（a）和附近闪电触发（b）上行闪电相关的温度，风速，相对湿度和气压的柱状图。在每个柱状图中，指示几何平均值（GM），算术平均值（AM），最小值（Min），最大值（Max）和样本量（N）。与附近闪电触发的上行闪电相比，我们注意到自发上行闪电表现出较低的环境温度，AM为-2.8°C而ILl°C则为近距离触发上行闪电。气压，风速和相对湿度的差异并不显著。如Zhou[2]等人所述，大多数自我启动的上行闪电发生在非对流（9月至3月）季节。
风速并没有像Wang和Takagi报道的那样具有类似的特征[4]。在这项研究中，自发的向上闪光发生在最低速度为2.6英寸，低于相应的最小值5.6毫升，用于近距离触发的向上闪光。虽然Wang和Takagi [4]报道，在靠近旋转风车的静止塔上发生自启动向上闪烁的最小风速大于附近的闪电向上闪烁的风速。
气象参数与正上行闪电的关系
众所周知，原始空气中的负面领导者总是逐步发展，而积极的领导者可以连续或逐步地传播[5]。在[7-8]中可以找到更近期关于火箭和导线触发闪电的正向引导步骤的研究。对于向上闪烁，周等人[9]已经表明，26个向上正向闪光中的所有向上负向领导者都表现出阶梯状的传播特征; 这些例子可以参考图1和2。Zhou等人的第7和第8段。研究气象条件是否会对本文中向上积极领导者的传播特征产生任何影响可能会很有意思。
我们观察到179个自发上行闪电中的171个（包括168个负上行闪电和3个双极上行闪电），以及26个近触发触发上行闪电中的24个（包括23个负上行闪电和1个双极上行闪电）的特征上行正梯级先导。
如第三节所述，除气压数据外，并非所有正上行梯级先导都有相应的气象数据。在171个自发的正上行梯级先导中，88个样本有温度和风速数据，40个样本有相对湿度数据。对于24个附近闪电触发的正上行梯级先导，23个样本有温度和风速数据，11个样本有相对湿度数据。
根据我们的分析，我们注意到所有自发的上行闪电都具有正上行梯级先导（8/88）与相对较高的环境温度相关，范围从8.5°C到15.5°C，而那些只有持续发展的正上行梯级先导（80/88）与相对较低的环境温度相关，范围为-13.4°C至2.9°C。
图6示出了与相对高的环境温度10℃相关联的自发的负上行闪电GBT＃734的一个示例。在图中可以看到相关的阶梯状电场波形和大部分单极电流脉冲，推断正上行先导逐步发展。垂直虚线表示向上闪电启动
图7表示自启动向上负闪光GBT＃723的一个例子与-7℃的相对较低的环境温度相关，在图中没有观察到阶梯状电场波形和没有单极电流脉冲，推断正上行先导连续发展。
与自发的向上负闪光相反，23个附近闪电触发的闪电在正上行先导的阶梯特征与温度之间没有显示出类似的关系。如图8所示，由附近的正闪电触发的正上行先导在电场中表现出阶梯状特征，并且与环境温度为13°C相关联。
然而，如图9所示，与12.8℃的类似环境温度相关的云放电触发的负上行闪电GBT＃488没有显示出类似于图8的正上行先导的类似步进特性。由于前者是由塔周围的瞬态电场触发，而后者是由他们自己发起的，因此近触发触发的负上行闪电的正上行先导可能与自发负上行闪电的机制不同。
结论
我们已经提出了与GBT上行闪电相关的气象条件的初步分析结果。我们观察到相对较低环境温度有助于触发上行闪电而没有任何附近的闪电活动。低环境温度可能与低于正常的云基高度和低于正常的冷冻高度相关联。我们还注意到，相对较高的环境温度有利于正上行梯级先导，而不是自发的负上行闪电中最常见的连续先导。
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