郄秀书等-GRL: 首次发现高海拔地区雷暴云的反三极电荷结构

青藏高原夏季雷暴活动频繁，但受限于云内观测手段的不足和地面多站同步观测的困难，高海拔地区雷暴云内部的物理过程与演化机制研究一直面临很大挑战。近年来，中国科学院大气物理研究所雷电与强对流研究团队，在青藏高原中部拉萨地区利用先进的高时空分辨率探测技术，对高原夏季雷暴开展了系统性观测，取得重要突破。

该团队首次在海拔超过3500米的青藏高原主体区域，观测到具有反三极性电荷结构的雷暴云。这种电荷结构通常出现在平原地区极为强烈的雷暴云中，往往伴随大风、冰雹、龙卷等灾害性天气。研究团队利用自主研发的具备高精度闪电通道分辨能力的甚高频动态成像干涉仪，并结合天气雷达观测等，精确反演了一次强雷暴系统的云内电荷分布及演变特征，发现对流单体在垂直方向上最初表现为“负-正-负”反三极性结构与“正-负-正”正常三极性结构同时存在的状态，随后单体后侧正常三极性电荷结构的子单体逐渐分离，主体部分维持反三极性，并最终演变为反偶极性电荷结构。值得注意的是，尽管雷暴呈现反三极性电荷结构，但在其整个生命史中并未产生正地闪，这与低海拔地区反三极性雷暴常伴随高比例正地闪及灾害性天气的特征存在显著差异。研究进一步发现，该雷暴闪电频数、CAPE、雷达反射率及云顶高度均显著大于高原常见雷暴，但明显弱于平原地区的反三极性雷暴。研究指出，高原独特的热动力环境以及云内较低的液态水含量，是形成反三极性电荷结构及特殊放电行为的关键因素。

图1. 雷暴单体雷达反射率（左）、基于闪电甚高频动态成像干涉仪的辐射源分布（中）与确定的云内电荷极性和高度（右）。闪电辐射源分布和电荷结构图中红色（蓝色）表示正电荷区（负电荷区），黑色虚线表示环境温度。

图2. 反演的雷暴云内电荷结构演变示意图。蓝色“-”和红色“+”分别代表负、正电荷区，黑色虚线代表环境温度。

该研究揭示了高原雷暴独特的反三极性电荷结构及其闪电特征，不仅深化了对高原雷暴云物理过程和起电机制的理解，也为认识全球不同区域雷暴电荷结构的多样性提供了新的重要证据。

该研究结果以“Inverted charge structure in a Tibetan Plateau thunderstorm”为题发表在《Geophysical Research Letters》上，论文第一作者为韦蕾博士，通讯作者为郄秀书研究员、孙竹玲副研究员。本研究得到了国家自然科学基金项目（42230609、42027803）、第二次青藏高原科考项目（2019QZKK0104）的资助。

【论文信息】

Wei, L., Qie, X., Sun, Z., Liu, D., Li, F., Zhu, K., et al. (2025). Inverted charge structure in a Tibetan Plateau thunderstorm. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL118038. https://doi.org/10.1029/2025GL118038

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