新闻网讯 6月31日,电气学院博士研究生汪显康与日本岐阜大学王道洪教授在地学著名期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres合作发表题为“A comparative study on the discontinuous luminosities of two upward lightning leaders with opposite polarities”的研究论文。论文主要报道了在负极性地闪中上行正先导的不连续发展(step propagation)的特性,通过深入分析高速摄影图片,发现不连续正先导的两种发展模式,并对两种模式中先导通道的发光特性进行了详细分析,提出了可能的物理模型以解释两种不同的发展模式。

汪显康,电气学院高电压工程系2017级博士研究生,师从何俊佳教授。2019年4月前往日本歧阜大学,加入Takagi-Wang-Wu研究室开展合作研究,从事自然雷电观测相关研究。

位于日本石川县内滩町的自建小屋是岐阜大学王道洪教授团队的主要观测站点。依托观测小屋,王道洪教授团队对内滩町海岸上耸立的风力发电机和其避雷塔进行了数十年不间断的观测,观测手段涵盖了高速摄影,光电管阵列,快/慢电场天线,大气电场仪器等,产出了大量的高引用论文,对大气电学和雷电物理的发展作出了了重要的贡献。
初次来到坐落于田野边的观测小屋,汪显康等三人手持镰刀,花了数小时才从杂草中勉强地清理出一片能停车的空地。小屋的本体是一个简易装修过的活动板房,内部除了安放大量仪器的架子,两三张行军床,剩下的就是堆积如山的线缆,电池组和其他实验材料。小屋没有自来水和厕所,洗漱需要驱车前往附近的便利店解决。老旧的小空调早早的罢了工,入夜后温度降到零度以下,只能以靠煤油暖炉取暖。汪显康和黄海涛博士在这样的环境中,开始了冬季雷电观测的准备工作。
由于长期无人值守,观测所用的高速相机和录波仪的触发和文件保存出现了问题,需要重新进行配置。但之前负责的同学已经毕业,汪显康他们只能重新翻出说明书,一点一点进行尝试。趁着晴天,他们还要开始检查风车和铁塔下方的罗氏线圈。他们将导线一圈一圈地缠绕在罗氏线圈上,使得信号发生器产生小电流可以模拟大电流产生的磁场。但由于风车和铁塔下方的护栏,他们不得不频繁地翻越来搬运沉重的仪器。
汪显康经常忙到半夜。解决问题后,他们便用煤油暖炉重新加热了烤鸡肉串,填饱早已空空如也的肚子。闲暇之余,黄博士喜欢摄影,深夜的天空中繁星点点,他们也偶尔会支起三脚架打开长曝光,试着捕捉银河。在观测小屋的日子,每一天都是满满当当。早上八点匆匆起床,晚上忙到12点才能入睡,睡到半夜还经常会被冻醒。一周的工作,让汪显康深刻体会到了野外观测工作的艰辛,也让他对在这间小屋坚守了数十年的王道洪教授和他的团队产生了由衷的钦佩。“任何的重大的创新和发现都不是靠一蹴而就,而是需要坚持与坚守。”汪显康感叹。
何俊佳教授常说:“格物致知”。要格的不只是物,还有心性。导师的教诲也深深地影响着汪显康。他说,每年从各个观测站获得了大量的数据,把硬盘存的满满当当,但是其中的70%都无法使用。有的是因为镜头的失焦,有的是因为雨水模糊了窗户玻璃,也有的是因为各个设备没能同步触发。在剩下的30%中,大部分的资料中记录的现象没有特别的价值,最后只有极少的一部分可能成为“成果”。格物致知就是要“格”掉那90%没有价值的资料,发掘出那么一两个独特的、值得深入分析和研究的现象。
对数据的处理和呈现是资料向论文转化过程中的重要过程。汪显康的研究课题是上行负极性雷中的先导发展特性,而他手上的资料,只有三段高速摄影。在三段影像中,上行的正先导呈现出了不连续发展的特性,如何定性和定量的描述和展现这种特性,成了汪显康面临的第一个问题。对多帧图片进行合成、计算相邻两张图片之间的灰度比值/差值、计算先导发展过程中的通道灰度的空间差分,汪显康经过了反复的尝试和与王道洪教授的探讨,不断地考虑新的意见和要求,一步一步提高数据处理的质量,最后探讨出通过对相邻图片中的先导通道灰度做差分,获得通道不同位置灰度变化的方案。最终,研究成果发表在著名期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres上。