lightning parameter
简介
描述雷云放电的一系列特征量，包括主放电通道波阻、雷电流波形、雷电流幅值概率分布、雷电流陡度概率分布、雷电极性、重复放电次数及对地输送的电荷量等。
主放电通道波阻 从工程实用的角度和地面感受的实际效果出发，先导通道可近似为由电感和电容组成的均匀分布参数的导电通道，其波阻抗为Z=
Ω，L0为通道单位长度的电感量，H/m; C0为通道单位长度的电容量，F/m。中国取Z=300 Ω，国外取Z= 300～3000 Ω。主放电即是沿着波阻抗为Z的先导通道传播的。
雷电流波形 世界各国测得的对地放电雷电流波形基本一致，多数是单极性重复脉冲波，少数为较小的负过冲，一次放电过程常常包含多次先导致主放电的过程(分别第一次放电和随后放电)和后续电流。K.贝格尔(K. Berger)等人在圣萨尔瓦托观测站测得大量雷电流波形图，图1、图2、图3分别为第一次负放电、正极性放电和随后负放电的平均电流波形，它们之间有明显的区别。第一次负放电电流波形波头较长，在峰值附近有明显的双峰;随后放电电流波形的波头较短，没有双峰，电流陡度远大于第一次放电，而电流幅值约为第一次放电的一半。随后放电之后，约有一半存在连续的后续电流，至少持续40 ms，电流从数十安到500A，平均约180 A。
图1 第一次负放电平均电流波形A—完整波形; B—放大了的波前
图2 正极性放电电流波形
图3 随后负平均电流波形A—完整波形; B—放大了波前
典型的雷电流波形通常用双指数来描述，即
式中I0为雷电流幅值。综合各国观测结果，约85%的雷电流波头长度在1～5 μs之内，平均为2. 5 μs，中国工程推荐用2. 6 μs。雷电流波长在20～100 μs之内，平均约为50 μs。
雷电流幅值概率分布 某一次雷击的电流幅值是随机的，对大量实测的雷电流幅值进行统计分析，可得其概率分布曲线。不同地区的雷电流幅值的概率分布不同，这主要与地区的纬度、地形、地貌、气象和雷暴强度有关。
图4为贝格尔在圣萨尔瓦托山(Mount SanSalvatore)上记录到的101次负极性放电和26次正极性放电第一次放电电流幅值的概率分布;图5为F.波波兰斯基(F. Popolansky)汇总了世界各地624次正、负极性第一次放电电流幅值的概率分布;图6为J. G.安德森(J. G.Anderson)综合美国观测结果的雷电流幅值概率分布。由图可见，概率曲线遵循对数正态分布规律。
图4 圣萨尔瓦托山总计127次雷击的雷电流值概率分布1—第一次负放电; 2—随后负放电;3—正放电
图5 F.波波兰斯基624次正、负极性雷电流幅值概率分布
中国电力行业标准DL/T 620-1997规定，雷暴日超过20的地区雷电流幅值的概率分布推荐为
式中P为雷电流幅值超过I的概率;I为雷电流幅值，kA。对20雷暴日及以下地区，概率分布将减小，推荐为
图6 J.G. 安德森综合美国观测的雷电流幅值概率分布
雷电流陡度概率分布 贝格尔在圣萨尔瓦托山上的观测结果如图7。
雷电流极性 当雷云电荷为正时， 所发生的雷云放电为正极性放电， 雷电流极性为正;反之，雷电流极性为负。实测统计资料表明， 不同的地形地貌， 雷电流正负极性比例不同， 负极性所占比例在75%～90%之间。
图7 圣萨尔瓦托山上的雷电流最大陡度概率分布1—第一次负放电;2—随后负放电;3—正放电
重复放电次数及对地输送的电荷量 在一个雷云单体中，常常有多个电荷密集中心，因此，一次雷云放电也常常包含多次放电脉冲，称多重放电。根据6000次实测统计， 平均重复放电2～3次，最多42次。放电之间的间歇时间通常为30～50 ms，最短为15 ms， 最长达700 ms， 而且间歇时间随放电数增多而加长。累计每次全放电过程对地输送电荷量称放电电荷， 每次闪击对地输送的电荷量称闪击电荷。贝格尔1975年发表的在圣萨尔瓦托山测到的放电电荷和闪击电荷的累积分布如图8和图9所示。
图8 放电电荷的累积概率分布1—负极性放电; 2—正极性放电
图9 闪击电荷的累积概率分布1—第一次负放电; 2—随后负放电; 3—正放电