中國科學技術大學雷久侯、祝寶友和陸高鵬教授團隊基于自主發(fā)展的地基閃電觀測陣列，結合國際空間站搭載的高時空分辨率光學觀測資料，首次揭示雷暴云頂放電的光學特征及其誘發(fā)的低電離層擾動特征,提出利用天電信號來探測雷暴云頂放電現(xiàn)象和研究中高層大氣耦合的新思路。相關成果11月17日發(fā)表于《自然·通訊》。

對流層閃電可以在距地面20～100公里的臨近空間區(qū)域誘發(fā)絢麗的中高層大氣放電現(xiàn)象，根據(jù)其始發(fā)位置不同可以分為雷暴云頂型放電和低電離層型放電。了解雷暴如何直接影響中高層大氣和電離層區(qū)域，對認識地球不同圈層之間的耦合過程具有重要意義。

研究表明，低電離層型放電主要由對流層內強閃電產生的電場激發(fā),導致低電離層區(qū)域中性分子的電離和擊穿效應。雷暴云頂型放電通常始發(fā)于雷暴過沖云頂和平流層區(qū)域,會顯著影響對流層頂附近的溫室氣體含量。然而,受限于傳統(tǒng)觀測手段缺乏高時空分辨率的立體協(xié)同觀測資料，學術界關于其現(xiàn)象學特征的認識嚴重不足。

該研究團隊基于自主研發(fā)的混合長基線天電陣列，結合搭載在國際空間站上的大氣-空間相互作用光學探測器,對雷暴過境期間發(fā)生在我國華南地區(qū)的強雷暴過程進行分析，首次發(fā)現(xiàn)一類特殊的云頂放電信號——負極性NBE（雙極性窄脈沖）總是伴隨著藍色337納米光譜輻射，但并不伴隨著普通閃電的777.4納米輻射，這一明顯區(qū)別于普通閃電的光學特征表明NBE獨特的流光發(fā)展特性，糾正了長期以來學術界關于NBE放電不發(fā)光的傳統(tǒng)認知，為利用空間光學手段評估閃電類型和監(jiān)測強對流提供了有力判別依據(jù)。通過對負極性NBE電信號及其伴隨的藍色光譜信號進一步分析，他們發(fā)現(xiàn)NBE峰值電流強度和藍色光學信號峰值緊密相關,提供了基于地基電場信號來遙感云頂放電現(xiàn)象的新探測思路。

審稿人認為，該工作展現(xiàn)了混合長基線天電陣列對雷暴云頂細微放電的強大探測能力，對解決困擾閃電領域長久以來的科學問題和學科發(fā)展具有重要意義。

記者 陳婉婉