产生大电流强电磁辐射的地闪回击的条纹照片如图4-5所示。由于地闪回击过程对地释放的大量电荷和通道中的巨大电流对各种微电子器件和建筑物所造成的严重威胁，近年来地闪回击过程一直是雷电研究的重要对象。而且由于云对地放电过程中所形成的清晰的闪电通道容易进行光学观测，加之微秒和亚微秒量级时间分辨率仪器的不断出现和更新，因此对向地面释放负电荷的回击研究很多,最近的研究可以参见Willet et al.(1990); Shao et al., 1995; Hussein et al.(1995);Jordan et al.(1997); Takagi et al.(1998)，Willett et al.(1998)。对回击的研究通常从其辐射电磁场、回击电流、回击速度、发光和光谱以及回击模式等几方面来进行。下面将分别进行讨论。
图4-5 利用条纹照相机拍摄到的一12次回击地闪照片，左边一个是首次回击，也是唯一一个具有分叉的回击（Uman,1987)。
电磁场
有关毫秒级回击辐射场的文献有很多，如：Brook et al.(1962)、Kitagawa et al.(1962)、Krehbiel et al.(1979) 以及 Lin et al.(1979)等。毫秒级时间尺度的回击电场变化和光学观测参见图3－7，类似的回击电场变化可以用来确定各回击所中和的云中电荷的位置，以及回击通道中的毫秒级电流大小（Reynolds and Neil, 1955; Ogawa and Brook, 1969; Krehbiel et al., 1979; Brook et al.,1982a, b；郄秀书等，1998）。
对回击微秒和亚微秒级的垂直和水平磁场变化的测量也很多，如：Fisher and Uman(1972)，Uman et al.(1975), Tiller et al.(1976), Weidman and Krider(1978, 1980), Cooray and Lundquist(1982,1985), Master et al.(1984), Takagi et al.(1998)等。测量场的频谱分析可以参见Brook and Kitagawa(1964), Serhan et al.(1980), Weidman et al.(1981)， Weidman and Krider(1986) 以及Willet et al.（1990）。不同距离上测量到的首次回击和继后回击微秒级时间变化场见图4－6。
图4－6不同距离上的首次回击（实线）和继后回击（虚线）微秒级
时间电场（第一、第三列）和磁场（第二、第四列）变化（Lin et al., 1979）
几公里之内的回击电场以静电场为主，它在回击电流停止流动后不会马上变为零。近距离的磁场同样也以静磁场为主。远距离的电场和磁场有类似的波形，为弧形双极性波形。初始峰值是约10km以远电磁辐射场的主要特征，也是几公里和约10km距离上回击电场的一个重要特征，在1km的近距离上这一峰值仍然可以被识别出来。由于它由辐射场引起，如果不考虑传播效应的话则与距离成反比。因此为便以比较，在已知距离上测量到的不同回击的初始场峰值可以归一化到同一距离上。例如：如果要归一化到100km，则只需要将所测量到的场峰值乘以D/105,其中D为回击距离，单位为米。不同作者得到的归一化到100km的回击电场峰值平均值列于表4-1中。归一化到100km的初始首次回击电场峰值的平均值在6－8V/m之间，继后回击在4－6V/m之间。利用所测量得到的初始场峰值资料，Krider and Guo（1983）计算出首次回击的
峰值辐射功率为2×1010W，继后回击为3×109W。
峰值辐射功率为2×1010W，继后回击为3×109W。
图4－7负地闪首次回击和继后回击的辐射场波形的精细结构示意图
（Weidman and Krider, 1978）
表4-1 不同作者得到的首次回击和继后回击精细特征
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作者 | 首次回击 | 继后回击 | |||||
归一化到l00 km的初始峰值(V/m) | 数目 | 平均值 | 偏差 | 数目 | 平均值 | 偏差 | |
Willet et al.(1998) | 131 | 8.6 | 4.4 | ||||
Qie et al.(1991) | 56 | 7.6 | 4.2 | ||||
Master et al. (1984) | 112 | 6.2 | 3.4 | 237 | 3.8 | 2.2 | |
Krider and Guo (1983) | 69 | 11.2 | 5.6 | 84 | 4.6 | 2.6 | |
31 | 8.8 | 4.0 | 31 | 6.0 | 1.9 | ||
Cooray and Lundquist (1982) | 553 | 5.3 | 2.7 | ||||
McDonald et al. (1979) | 54 | 5.4 | 2.1 | 119 | 3.6 | 1.3 | |
McDonald et al. (1979) | 52 | 1O.2 | 3.5 | 153 | 5.4 | 2.6 | |
Tiller et al. (1976) | 75 | 9.9 | 6.8 | 163 | 5.7 | 4.5 | |
Lin et al. (1979) | |||||||
[KSC] | 51 | 6.7 | 3.8 | 83 | 5.0 | 2.2 | |
[0cala] | 29 | 5.8 | 2.5 | 59 | 4.3 | 1.5 | |
过零时间(μs) | Lin and Uman (1979) | 46 | 54 | 18 | 77 | 36 | 17 |
Cooray and Lunquist (1985) | |||||||
[Sweden] | 102 | 49 | 12 | 94 | 39 | 8 | |
[Sri Lanka] | 91 | 89 | 30 | 143 | 42 | 14 | |
Master et al. (1984) | 1O5 | 4.4 | 1.8 | 22O | 2.8 | 1.5 | |
Cooray and Lundquist (l982) | 140 | 7.O | 2.0 | ||||
Lin et al. (1979) | |||||||
[Ocala] | 29 | 2.7 | 1.3 | 59 | 1.9 | O.7 | |
[KSC] | 51 | 2.4 | 1.2 | 83 | 1.5 | 0.8 | |
Tiller et al. (1976) | 120 | 3.3 | 1.0 | 163 | 2.3 | 0.9 | |
Lin and Uman (1973) | 12 | 4.0 | 2.2 | 83 | 1.2 | 1.1 | |
Fisher and Uman (1972) | 26 | 3.6 | 1.8 | 26 | 3.1 | 1.9 | |
慢前沿持续时间(μs) | 郄秀书等（1998a） | 85 | 9.4 | 3.9 | 84 | 4.3 | 3.1 |
Master et al. (1984) | 1O5 | 2.9 | 1.3 | ||||
Cooray and Lundquist (1982) | 82 | 5.0 | 2.0 | ||||
Cooray and Lundquist (1985) | 104 | 4.6 | 1.5 | ||||
Weidman and Krider (1978) | 62 | 4.0 | 1.7 | 44 | 0.6 | O.2 | |
90 | 4.1 | 1.6 | 120 | 0.9 | 0.5 | ||
慢前沿与峰值百分比 | 郄秀书等（1998） | 85 | 20-60 | 84 | 10-30 | ||
Master et al. (1984) | 105 | 28 | 15 | ||||
Cooray and Lundquist (1982) | 83 | 40 | 11 | ||||
Cooray and Lunquist (1985) | 108 | 44 | 1O | ||||
Weidman and Krider (1978) | 62 | 52 | 20 | 44 | 20 | 10 | |
90 | 40 | 20 | 120 | 20 | 10 | ||
快转化10-90%时间(ns) | Master et al. (1984) | 102 | 970 | 68O | 217 | 610 | 270 |
Weidman and Krider (1978) | 38 | 200 | 100 | 8O | 20O | 40 | |
15 | 2O0 | 100 | 34 | 150 | 100 | ||
W | |||||||
