ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ПРОБОЯ НА СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИДЕРА МОЛНИИ

В работе представлен новый метод численного моделирования специфической формы внутриоблачной молнии, называемой «начальные импульсы пробоя» (НИП). Они проявляются в виде серии всплесков тока с амплитудами от единиц до нескольких десятков (в некоторых случаях — сотен) тысяч ампер, предшествующей формированию самоподдерживающегося лидера молнии. Предлагаемый подход объединяет в себе элементы моделей, опирающихся на парадигму передающей линии и традиционно используемых для описания главной стадии молнии, и стохастических электростатических моделей, применяемых для симуляции эволюции трехмерного древа молнии. Модель обладает относительно высоким пространственно-временным разрешением, учитывает термодинамику разрядных каналов и описывает формирование чехла заряда лидера за счет токов утечки с поверхности тонкого лидерного канала. Она воспроизводит ряд последовательных процессов, начиная с появления в грозовом облаке первых стримерных каналов и заканчивая формированием хорошо проводящего лидера молнии длиной в несколько сотен метров. Результаты моделирования хорошо согласуются с измеряемыми параметрами НИП и указывают на то, что их появление может быть результатом формирования так называемого начального лидера молнии, которое сопровождается быстрым переходом стримерной плазмы в лидерную. Возникающий при этом интенсивный всплеск тока объясняется резкой зависимостью равновесной проводимости горячей лидерной плазмы от ее температуры. Представлено сравнение предложенного численного метода с альтернативными моделями НИП. Результаты работы важны для лучшего понимания процесса инициации молнии, механизм которого остается главной нерешенной проблемой физики атмосферного электричества.