对雷暴云内的电荷结构研究一直是大气电学研究的重要内容，雷暴云内的实际观测、实验室模拟和数值模式研究是三个相互补充的重要研究手段。本节将集中介绍雷暴云中电荷结构的实际探测。
雷暴云电荷结构的实际探测一般采用三种方式：①利用闪电电场变化的多站地面观测来拟合闪电源的位置，从而来推断云中与闪电放电有关的云电荷分布（Jacobson and Krider, 1976；Krehbiel et al, 1979；Brook et al, 1982; Reynolds and Neil, 1985；Maier and Krider, 1986；Krider, 1989；Koshak and Krider, 1989；Murphy et al, 1996；郄秀书等，1998）。②火箭或气球携带电场仪穿云观测（Winnet al, 1974;Byrne et al, 1983；Marshall and Rust, 1991；Marshall et al, 1995a,b；Weber et al, 1982），利用在云内测量到的电场变化，通过高斯定理来估计云中的电荷结构。③飞机穿云观测（Kasemir and Perkins, 1978；Imyanitov et al, 1972；Fitzgerald, 1976；Raymond, 1991；Mo et al, 1998）。
第一种方法实际上首先假定闪电所中和的电荷源呈简单的球对称分布，然后再利用非线性最小二乘法对闪电所中和的电荷源位置和电荷量进行拟合，通过对大量闪电的拟合结果来推断云中的电荷分布。这种方法虽然有一定的近似性，但是随着闪电数量的增多，其结果会接近真实。图2-2是利用多站同步观测通过拟合闪电放电源的位置而得到的美国Florida, New
Mexico夏季雷暴和日本冬季雷暴电荷分布经典模式（Krehbiel et al, 1979；Brook et al, 1982；Krider, 1989）。不难看出，云中的电荷结构呈典型的偶极电荷分布。事实上，利用这种方法得到的只是与闪电放电有关的云内电荷分布，在实际的雷暴云中，其电荷结构远比上述简化的偶极电荷模式复杂得多。除了雷暴的主正、负电荷区和底部的小正电荷区外，电荷结构可能会发生倾斜，也可能呈现多偶极形式，而且，不同地区的雷暴特征也不完全一样。比如Rust等（1992）利用电场探空发现在美国的Oklahoma中尺度对流系统（MCS）中有三个以上的主电荷区；中国内陆高原地区的雷暴云底部，正电荷区的电荷量和分布范围，都较常规偶极电荷结构雷暴内的小电荷区要大得多（王才伟等，1987；刘欣生等，1987）；另外，云内的电场探空（Winn et al, 1981；Byrne et al, 1983）还进一步发现负电荷区所对应的温度层为-5~ -15℃，厚度为公里量级。负电荷区所在的温度层基本上不随雷暴的发展而变化。负电荷层所对应温度层的稳定性表明了一般雷暴云起电的温度层在0℃以下或-10℃左右，而在0℃以上的温度层基本不直接参与起电。
Stolzenburg et al(1998a, b, c)曾经利用气球携带的电场仪和无线探空设备对15次中尺度对流系统（上升气流内部10次、外部5次）和13次孤立雷暴（上升气流内部7次、外部6次）进行了电场探空，并结合过去的电场探空观测，利用高斯定理对两种对流系统中的电荷结构进行了推算。图2-3给出了其中一次中尺度对流系统上升气流内部的基本电场分布和由
电场分布推算出的一维电荷分布。电场结构中的3个特征点Φ，γ和η分别代表较低高度的正峰值、负峰值和较高高度的正峰值；5次闪电对应的电场变化分别以L来标志。一维的电荷分布由高斯定律近似得到。4个电荷中心对应的平均电荷密度p和深度Δz分别表示在图中。
图2-4给出了其中一次中尺度对流系统上升气流外部的基本电场分布和由电场分布推算出的一维电荷分布。无上升气流区有5个峰值电场特征点，分别以α，β，δ，к和λ标出。
由高斯定律近似得到一维电荷分示于图（b）中，6个电荷中心中上部的正电荷区包含平均电荷p相似的3个区域，区域之间的电荷密度为零。可以看出在上升气流区域内、外的电荷结构有明显的差别。在上升气流内部包含4个电荷区域，呈现上负?正?负?正的电荷结构，而上升气流外部包含6个电荷区域，呈现上负?上正?主负?主正?下负?下正的电荷结构。在上升气流外部探测到的正、负最大电场均大于上升气流内部，而且高度较低。除了上部的正电荷区域外，上升气流外部的电荷区域深度较浅，而且电荷密度较大。上升气流外部的主电荷区域高度较低而且温度较度，分别为5.5 km和?6.2℃。
图2-5是根据他们进行的15次探空和Byrne et al(1983)的一次探空得到的每次中尺度对流系统的电荷分布图示。
图2-6是Stolzenburg et al(1998b)根据13次孤立超级单体雷暴的电场探空得到的电荷分布示意图。7次上升气流内部的电场探空发现电场共有3个峰值，另外在8km处还有一个正峰值。由此推算在上升气流内部有4个电荷区域。在上升气流外部的电场结构和电荷结构较复杂。与在中尺度对流系统中的探测结果一样，在上升气流区内、外部的电荷结构有明显的差别。
