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雷电灾害被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”，随着电子和微电子设备被广泛使用，雷电灾害已引起了越来越多的关注。本论文从雷电探测设备研制入手，在野外实验观测和资料分析的基础上，从闪电特征和雷暴云电荷结构反演两方面开展了研究。自行研制了闪电快、慢天线电场变化测量系统，并在北京进行了观测，利用实际观测资料统计分析了北京地区的地闪活动特征：同时利用2004年在甘肃中川获得闪电电场变化多站同步观测资料，对云闪中和云中电荷源位置进行了反演，并据此对雷暴的基本电荷结构进行了推断。
本论文得到如下结论：
1.研制了新型闪电快、慢天线电场变化测量系统，其时间常数分别O.1 ms和6s，带宽为2 MHz和1 MHz。2007年夏季在北京进行了野外观测实验，获得了可靠资料，证明了新型闪电快、慢天线电场变化测量系统工作稳定、性能良好。
2.利用北京地区2007年7月31日一次雷暴过程中闪电观测资料，统计分析了此次雷暴过程中的地闪特征。此次雷暴过程共记录到185次闪电事件，云闪占闪电总数的42.2％，正地闪占地闪总数的11.2％。多回击负地闪过程继后回击与前一次回击之间的时间间隔的几何平均值为59.04 ms。至少一个继后回击峰值大于首次回击的闪电百分比为27.3％，峰值大于首次回击的继后回击百分比为17.7％，继后回击与首次回击强度比值的平均值为0.63。负地闪首次回击前最后一个先导脉冲幅值与首次回击峰值之间有很好的相关性。
3.利用2004年8月20日在甘肃中川地区一次雷暴过程中获得的1us时间分辨率GPS同步的7站闪电慢天线电场变化仪的闪电电场变化资料，对10次云闪中和电荷源高度和电矩进行了分析，发现5次云闪是雷暴云中主负电荷区与其下部正电荷区之间的放电，另外5次是主负电荷区与其上部正电荷区之间的放电，对应放电中心的海拔高度分别在3.2～5.6 km和6.8～7.7 km，中和电矩分别约为4.56～61.0 C-km和1.06～15.9 C·km。发生在雷暴云上部正电荷区与中部主负电荷区之间的闪电所中和电矩较发生在雷暴云中部主负电荷区与下部正电荷区之间的闪电所中和电矩小。结果进一步证实了雷暴云上部和下部两个正电荷区的存在，与闪电放电相联系的雷暴云电荷结构可用简化的三极性来代表。