甘肃中川地区雷暴的地闪特征

利用在甘肃中川地区一次雷暴过程的５站电场变化同步观测资料,对１９９６年８月１２日的４次地闪过程分析发现甘肃中川地区负地闪回击所中和的负电荷离地高度为２．７４～５．４１ｋｍ（对应环境温度为－２．０～－１５．０℃）,而正地闪回击所中和的正电荷离地高度低于２．０ｋｍ（对应环境温度为±５．０℃）。正地闪放电过程较负地闪中和的电荷量要大７倍左右。在雷暴初期及活跃期前期,地闪回击发生之前有持续１７０～３００ｍｓ的云内放电过程,它发生在云下部正电荷区和主负电荷区。与雷达回波的对比发现,负地闪发生在雷暴大于２０ｄＢｚ的强回波区或４０ｄＢｚ强回波边缘而正地闪却发生在相对较弱的回波区域。     

天然水体中悬浮粒子表面电荷的研究

本文对近二十年来天然水体中悬浮粒子表面电荷的研究工作进行了综合评述。对盐度、离子强度、pH、金属离子及海洋有机物等因素对悬浮粒子表面电荷的影响进行了总结和探讨,并得出了最一般结论。     

电渗的电荷累积理论

基于模型试验中所观测到的电荷累积现象,提出了电渗的电荷累积理论。该理论以电荷守恒原理代替电流连续性原理,建立了电荷累积模型的微分方程。微分方程的解析解表明：电势在空间的分布是线性函数和三角函数的叠加,该分布最终趋近于Esrig理论所假定的线形分布。电势梯度随时间以指数形式消减,最终稳定于一个常数,电流和土体电导率随时间的消减形式与能级梯度理论近似一致。最后,通过观测电渗电流随时间的变化过程,对电荷累积理论进行了试验验证。     

大气压电离质谱及其用于超高纯气体分析研究进展

超高纯气体在工业生产中有非常重要的地位,如半导体工业中电子气的质量直接影响半导体器件的性能,百万分之几的微量杂质气体便可导致集成电路中元件存储信息量的减少。越来越高的气体纯度要求对分析方法及仪器的灵敏度提出了很大的挑战。大气压电离质谱(APIMS)由于可以在大气压条件下对杂质进行电离,并伴随高效的电离方式,因此具有极高的灵敏度,成为超高纯气体杂质分析中极为有效的技术手段,特别适合检测10^-9 mol/mol甚至10^-12 mol/mol浓度量级的气体杂质。APIMS采用电晕放电及⁶³Ni两种电离源,通常以电晕放电电离源为主,质量分析器常采用四极杆,同时为适应超高纯气体分析,APIMS配备了气体进样系统及可将标准气体稀释产生校正气体的稀释系统。APIMS对杂质检测的灵敏度与杂质的电离方式密切相关,电荷传递是杂质电离最主要的一种方式,适用于电离能相差较大的底气与杂质,常见的N₂、Ar由于电离能较高,其中的大部分杂质均可依靠该方式测定;质子转移反应的应用通常与H₂有关,常用于H₂中杂质的测定,也可以通过添加H₂的方法促进对Ar中N₂杂质的检测;运用形成团簇离子的反应尽管较少,但亦有报道,通过监测团簇离子O₂⁺·H₂O,可提高O₂中杂质H₂O的检测灵敏度。依据不同的电离反应,可以设计对不同杂质的测定方式,实现对痕量、超痕量杂质的检测。APIMS检测灵敏度通常比电子轰击电离质谱(EI/MS)高10⁴~10⁶倍,因此目前依然是超高纯气体分析中不可替代的仪器方法,但在某些方面如对有腐蚀性电子特气的分析,方法灵敏度有待提高。     

电荷屏蔽与超新星前身星阶段电子俘获

利用核的壳层模型，讨论了电荷屏蔽对超新星的前身星阶段一些较丰的核在一些重要的温度－密度点的电子俘获率的影响，结果表明由于电荷屏蔽的作用基电子丰度变化率下降了10－20％。     

应力激活电流与软化岩石

当岩石受到机械应力作用时,隐藏的电子缺陷就被激活.这种激活会产生通过释放高移动性的缺陷电子使岩石电导率增加的电子空穴对,相当于O~2-点阵中存在的O-,叫做正空穴,用符号h˙表示.这种电荷载体h˙能够从受到应力作用的岩石中扩散到周围未受应力作用的岩石中.阻止h˙流出改变了岩石的力学属性:使它们得到软化和弱化.进行中的研...     

Simulation of the Electrification of a Tropical Cyclone Using the WRF-ARW Model：An Idealized Case

Evolution of the electrifi cation of an idealized tropical cyclone （TC） is simulated by using the Advanced Weather Research and Forecasting （WRF-ARW） model. The model was modifi ed by addition of explicit electrifi cation and a new bulk discharge scheme. The characteristics of TC lightning is further examined by analyses of the electrifi cation and the charge structure of the TC. The fi ndings thus obtained are able to unify most of the previous inconsisitent observational and simulation studies. The results indicate that the TC eyewall generally exhibits an inverted dipole charge structure with negative charge above the positive. In the intensifi cation stage, however, the extremely tall towers of the eyewall may exhibit a normal tripole structure with a main negative region between two regions of positive charge. The outer spiral rainband cells display a simple normal dipole structure during all the stages. It is further found that the diff erences in the charge structure are associated with diff erent updrafts and particle distributions. Weak updrafts, together with a coexistence region of diff erent particles at lower levels in the eyewall, result in charging processes that occur mainly in the positive graupel charging zone （PGCZ）. In the intensifi cation stage, the occurrence of charging processes in both positive and negative graupel charging zones is associated with strong updraft in the extremely tall towers. In addition, the coexistence region of graupel and ice crystals is mainly situated at upper levels in the outer rainband, so the charging processes mainly occur in the negative graupel charging zone （NGCZ）.     

北京地区负地闪回击转移的电荷量

负地闪是闪电危害的主要来源,其对地转移电荷源特征和电荷量不仅对闪电放电机理的研究有重要意义,而且对雷电防护也具有重要的实际应用价值。为了研究具有典型城市下垫面环境的北京地区的闪电活动特征和放电强度,利用北京地区2011年两次雷暴过程的多站GPS(Global Position System)同步闪电地面电场变化定量观测资料,在考虑消除场地和环境因素对电场变化观测资料影响的基础上,基于蒙特卡洛数据处理方法和非线性最小二乘法拟合反演算法,定量研究了负地闪回击中和的电荷源位置和电荷量,并对回击特征与回击转移电荷源之间的关系进行了讨论,得到如下结果:(1)单次回击中和的电荷量为1.1~27.6 C,平均为8.6±5.2 C,不同序数回击转移电荷量的最小值基本不随回击序数的上升而变化,最大值和均值随回击序数的上升而减小;一次负地闪中和的总电荷量随着回击数的增加而增加。(2)负地闪回击数和回击时间间隔都呈对数正态分布,其中负地闪总数70.4%的多回击负地闪其回击间隔平均为99±95 ms,不同序数回击的时间间隔最小值随回击序数的上升基本不变,时间间隔最大值和均值随回击序数的上升而减小。(3)回击转移电荷量的均值随回击间隔的增加呈波动形式的逐渐上升;相邻回击转移电荷源的空间距离均值随回击间隔的增加而增大。     

放电后电荷重置对雷暴云电荷结构及闪电行为的影响

为探究放电后电荷重置对雷暴云电过程的影响,在已有的三维雷暴云起、放电模式中分别加入两种不同的电荷重置方案:一种是植入法即放电后闪电通道上的感应电荷与原空间电荷叠加(简称ZR方案);另一种是中和法即放电后直接按一定比例降低闪电通道处的空间电荷浓度(简称ZH方案)。利用长春一次探空个例进行敏感性试验,发现放电后重置方式的不同会导致闪电特征存在明显差异:1)ZR方案下的云闪发生率比ZH方案下的云闪发生率少。闪电放电后ZR方案在云中植入异极性电荷,对雷暴云中电荷的中和量比ZH方案多,摧毁云中电场的能力更强;2)ZR方案下的正、负地闪发生率均比ZH方案多。相对于ZH方案,ZR方案中主正电荷区的分布范围大于主负电荷区,导致其出现了更多的正地闪;ZR方案中的云顶屏蔽层与主正电荷区的混合程度高,混合时间长,导致ZR方案在主正电荷区与主负电荷区之间触发了更多的负地闪;3)ZR方案下的闪电通道长度比ZH方案下的闪电通道长度短。ZR方案在云中植入异极性电荷,导致云中难以形成大范围同极性电荷堆,闪电通道传播局限在一对较小的异极性电荷堆内,而ZH方案不改变云中电荷分布,存在大范围同极性电荷堆,闪电通道传播范围较大。     

单轴压缩下花岗岩电磁信号的实验研究

利用自主研制的电荷感应仪对花岗岩样品在单轴压缩变形破裂过程中产生的电荷感应信号和磁信号进行了实验研究。实验结果表明,在岩石变形破裂达到峰值强度时比在峰值强度前有更强的电荷感应信号产生,电荷感应信号也受岩石应力的变化速率影响,在应力变化速率大时,有较强的电荷感应信号。在有变形破裂时,电荷感应信号就较强,变形破裂较小的面所对应的测点的电荷感应信号就较小,这表明电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。电信号比磁信号多,在岩石变形破裂时不断有电信号产生,且有明显的变化,而磁信号的变化不明显。电信号相比磁信号受外界的干扰小,幅值大,说明用电荷感应的方法监测岩石的变形破裂前兆更有优势。