闪电“先导”通过在强电场中击穿空气从而构建闪电的放电通道，根据放电极性的不同，闪电先导分为正极性和负极性，它们的形成和传输具有不对称物理特征，导致不同极性闪电的放电强度、发生比例、空间尺度等特征存在显著差别，从而在宏观上影响了全球大气电路平衡、中高层大气放电、电离层物理参量等。闪电先导不仅是闪电物理研究的基础科学问题，其对于认识和理解闪电的一系列物理效应也有重要意义。

　　大气所郄秀书团队通过发展完善的人工引发雷电技术、开展野外综合实验，突破自然条件下闪电发生的瞬时性和随机性限制，充分利用人工引雷的时空可控性优势，对闪电先导过程进行了光、电、磁多手段同步观测和研究。通常人工引发闪电都是负极性的，正极性引发闪电难度较大，国际上鲜有综合分析报道。近年来，团队通过引雷技术和探测技术的改进，在低电场、弱雷暴或反极性雷暴条件下进行创新尝试，成功引发了13次正极性闪电，结合传统的负极性引雷，形成了涵盖正、负先导不同阶段发展传输的宝贵数据资料集。

　　蒋如斌副研究员和研究生浦云娇等开展深入研究，首次定量给出了上行负先导初始梯级传输过程的脉冲电荷量、梯级步长、通道电荷密度等关键物理参量；并发现上行正先导头部的电晕流光冠区域，会在梯级过程间歇期形成悬浮的电晕残余结构，其对于正先导的梯级跳跃及伴随的电磁脉冲特征可能具有决定作用，因此可以认为，正先导与负先导的梯级形成原因具有一定程度的相似性；对比研究还进一步表明正先导的电晕残余结构相对收敛、强度弱于负先导中成簇出现的空间茎/空中先导，导致正负先导在通道分叉、维持等方面行为特征的差异。

　　研究成果提升了对闪电正、负先导传输机制的认识，也为先导物理模型的改进和完善提供了新的观测证据及定量结果，发表在Geophysical Research Letters等期刊上。同行审稿认为“正极性引雷的观测非常罕见，山东人工引雷实验成功获得了其高分辨率综合观测资料，具有重要价值”。该工作受“国家重点研发计划课题（2017FYC1501502）”、“中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-DQC007）”等项目的资助。

　　论文信息：

　　1.Jiang Rubin*, Qie Xiushu, Li Zongxiang, Zhang Hongbo, Li Xiao, et al. (2020), Luminous crown residual vs. bright space segment: characteristical structures for the intermittent positive and negative leaders of triggered lightning, Geophys. Res. Lett., 47, e2020GL088107, https://doi.org/10.1029/2020GL088107

　　2.Qie Xiushu*, Yuan Shanfeng, Zhang Hongbo, Jiang Rubin, Wu Zhijun, et al. (2019). Propagation of positive, negative, and recoil leaders in upward lightning flashes. Earth Planet. Phys., 3(2), 102–110. https://doi.org/10.26464/epp2019014

　　3.Pu Yunjiao, Jiang Rubin*, Qie Xiushu, Liu Mingyuan, Zhang Hongbo, et al. (2017), Upward negative leaders in positive triggered lightning: Stepping and branching in the initial stage, Geophys. Res. Lett., 44, 7029-7035, https://doi.org/10.1002/2017GL074228

图1. 人工引雷上行正先导通道电流、60 m处地面电场变化、80 m处地面磁场变化的同步测量结果

图2. 人工引雷上行先导梯级跳跃过程的光学图像：左）上行正先导，右：上行负先导。图像帧速：90000帧/秒。