大气电学扰动天气电学研究云雨等扰动天气，特别是伴随雷暴发生的电学现象及其活动过程，这种活动在大气电学中占有重要地位，它们是全球大气电平衡中的原动力，同云雾降水过程密切相关
扰动天气电学的内容主要包括：1、云中起电研究云中电荷的生成、分离和形成一定分布的过程
通过大量观测，已对各种云系中电结构有了一定了解，提出了一些起电理论，但都未臻完善
雷雨云中电荷分布模式最先为雷雨云的电偶极子模式：雷雨云上部为中心高度 6公里、半径2公里、含正电24库的区域，下部为中心高度3公里、半径 1公里、含负电20库的区域，云底附近有一个中心高度1.5公里、半径0.5公里、含正电 4库的区域（往往称为正电荷中心）
这是从雷雨云电场探空仪（G.C.辛普森在20世纪30～40年代利用尖端放电原理制成的）的数十次探测结果归纳出来的
随着探测技术的改进和观测资料的积累，对上述电偶极子模式提出不少修正，如各电荷中心的电量和所在高度均有改变
观测还发现，电偶极子的轴常会倾斜，某些雷雨云中电荷中心的分布还会反转过来，但在尚无更合理的模式之前，仍用电偶极子模式来代表雷雨云中的电荷分布
根据观测结果，雷雨云中的电除上述电偶极子分布外，还有下列特征：①单个雷暴的降水和电活动时间为30～40分钟
②云厚至少为3～4公里才能产生强起电和闪电；发展很高的雷雨云，闪电频数要高得多；云中有冰存在的区域内能产生强起电和闪电，但无冰存在的云内偶尔也能产生强起电
③强对流活动和降水两者是产生闪电的重要条件，但降水小于3毫米/时的云也能产生闪电
④雷雨云中产生闪电的平均率为每分钟数次，要求的起电电流为1安，每次闪电放电大约产生100库·公里的电矩变化，相应的电荷输送量为数十库
⑤云中电场强度平均在(2～5)×104伏/米之间，但强起电过程能产生的云中电场强度大于 4×105伏/米，空间电荷大于2×10-8库/米3
2、雷电物理学研究自然闪电和雷的物理特性、形成机制和发展规律，这是大气电学中研究得最多且最集中的课题，对闪电产生的高温、高压、高亮度、高功率、强辐射等效应的研究，同气体放电物理、等离子体物理、高速摄影、光谱学、电磁波辐射和传播、激震波以及声波等方面的研究密切相关
（1）闪电（lightning）大气中发生的火花放电现象
通常在雷雨云情况下出现，但在雨层云、雪暴、尘暴和火山爆发时也会偶尔出现
闪电按发生的部位可分为云内放电、云际放电和云地放电三种,前两种统称为云闪,第三种称为地闪
自然界中大部分闪电为云闪
地闪与闪电总数的比值为1/3～1/6(温带地区的比值高于热带地区)
由于地闪对人类活动和生命安全有较大威胁，故研究比较多
闪电现象和它对人类活动的影响，早已引起人们的注意
中国早在公元前14世纪的殷代甲骨文中，就已有关于雷电的记载(见大气科学发展简史)
后在西汉刘安等著的《淮南子》中,提出“阴阳相薄为雷,激扬为电”的思想
东汉王充在《论衡》一书中指出：“雷者，太阳之激气也
”他还总结了雷电活动的季节性：“正月始雷”、“五月雷迅”、“秋冬雷潜”
到18世纪,为揭示闪电的性质,许多科学家进行了探测实验
如美国学者B.富兰克林在1750年曾提出，用装在高塔上的避雷针,由云中引电进行测量的设想
1752年6月他冒着雷击的危险，在费城进行了著名的风筝探测雷电的实验，观测到了通过风筝引线由雷雨云产生的电火花，证实了自然闪电和摩擦产生的电本质的一致性
同一时期，苏联学者Μ.Β.罗蒙诺索夫和Γ.Β.里赫曼用自制测雷器探测到了雷暴过境所引起的电火花，不幸的是里赫曼为闪电击毙
自此以后，开始了关于闪电在电学基础上的近代研究
（2）雷电定位（atmospherics location）根据天电确定闪电（因而雷暴）所在地理位置的方法和技术
主要分为多站定位和单站定位两类
雷电定位对于天气预报、森林防火、航空、火箭及导弹的遥控等方面都有重要意义
多站定位利用两个或多个相隔一定距离的定位站同时观测同一闪电产生的天电信号，确定闪电所在位置
定位的方法有两种：①交叉环阴极射线测向法
从20世纪30年代以来已被广泛应用
每站装备一台定向仪，由两个相同的垂直框形天线分别按东西、南北方向放置，接收来自闪电的垂直极化的天电磁场信号，并用一鞭状天线接收电场信号以消除方位反向的不确定性
通过示波器或数据处理装置测定闪电的来向
各站所定方位的交叉点就是闪电的地理位置
该方法的误差在于：闪电通道常常不是对地严格铅直，而具有一定的水平辐射成分，在传播过程中还会产生极化方向的交叉干扰，而定向仪接收天线做不到绝对不接收水平分量，这种干扰容易引起误差
误差大小随所选用接收频段而异，一般为5°～30°
利用门限技术,只接收起始天电脉冲可以减小定向误差
此外，接收站所处地形和装置本身也会引起误差
②测量同一闪电的起始信号到达各测站的时差来确定闪电位置
此法可以避免交叉环阴极射线测向法所存在的误差，但对各测站的定时要求需小于10微秒，比测向法所要求的10毫秒同时性高得多,花费也大
在200公里以内的近距定位中，采用甚高频波段时差法曾获得成功
单站定位从一站同时确定闪电的方向和距离
方向一般采用交叉环阴极射线测向法测定
定距方法还不成熟
已提出的几种方案，从原理上看，都是利用电磁波传播中不同频率成分所受影响不同来测定距离的
大致有如下三种方案：①由于不同频率电磁波在大气中的衰减不同，测量几个不同频率（一般在甚低频段）的天电信号的振幅，由它们之间的比值来定距；②由于天电波形中的甚低频（3～30千赫）和极低频（0.3～3千赫）两种成分在大气中的传播速度不同，极低频成分的传播速度低于甚低频成分，离天电源越远，两种成分到达的时差越大，测量这个时差就可以定距离；③利用闪电辐射中某频率成分（极低频段）的电场和磁场分量在传播过程中受电离层和地磁场的不同影响，例如随着距离增加，二者的相位差逐步增大，测量这种相位差即可定距
这三种方案虽然都有过一些初步试验，但由于传播中所涉及的因子比较复杂,验证起来也比较困难,都没有完全成功
从发展看，结合这几种原理的综合定距法最有前途
测定雷暴位置时，还可以对上述振幅谱资料和频散资料作统计处理，以期得到较好的雷暴定位结果
由于单站定位只需要单点和一套设备，不需要多站指挥、通信和时间同步系统，所以是研究的重点
3、人工抑制雷电 （lightning suppression）设法抑制或削弱云中的雷电活动，以消除或减弱其危害的试验研究
在全球范围内，每瞬间大约有2000个雷暴活动，平均每秒产生 100次以上闪电
闪电有时会击毙人畜，毁坏建筑物，引起森林火灾，威胁航空和航天的安全，因而引起人们的重视
人工抑制雷电的试验，开始于 20世纪 60年代初期
试验的方法主要有三种：①在积雨云内播撒大量成冰催化剂（见播云催化剂）
1965～1967年，美国对26块风暴云的试验结果表明,催化后比不催化的放电次数少,并且闪电持续的时间也短
有一种假说认为：播撒成冰催化剂（如碘化银）之后，云中产生大量的冰晶，使过冷水蒸发，从而减弱云中的起电过程(见雷雨云起电)
②在积雨云内播撒大量细小的金属针
通过金属针的电晕放电,使雷暴电荷的损耗加快,减弱电场强度，从而削弱或消除雷电
美国在1972～1973年播撒直径25微米、长10厘米的镀铝尼龙丝，使电场强度为 35千伏/米的云中产生电晕放电，从而使电场强度减弱到产生闪电所需要的强度（约300千伏/米）以下
试验表明：播撒镀铝尼龙丝之后，云的闪电次数较快的趋向于零，而不播撒的云则没有这种现象
③人工触发闪电
将火箭等发射到积雨云中，使云和火箭之间形成闪击，以减少雷电对保护目标的威胁
总之，人工抑制雷电的试验次数还不多，效果也不很显著，仍处在探索阶段
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