我國科學家首次揭示雷暴雲頂放電的光學特徵
11 月 19 日訊息，據中國科大官網，近日，中國科學技術大學雷久侯、祝寶友和陸高鵬教授團隊在雷暴雲頂向上放電及多圈層耦合方面取得重要進展。他們基於自主發展的地基閃電觀測陣列，結合國際空間站搭載的高時空解析度光學觀測資料，首次揭示了雷暴雲頂放電的光學特徵及其誘發的低電離層擾動特徵。
瞭解到，相關研究成果於 11 月 17 日發表於國際學術期刊《自然・通訊》上。
據介紹，對流層閃電可以在臨近空間區域（20-100 km）誘發絢麗的中高層大氣放電現象（如圖 1 所示），根據其始發位置不同可以分為雷暴雲頂型（藍色噴流和巨大噴流等）和低電離層型（紅環和紅色精靈）。瞭解雷暴如何直接影響中高層大氣和電離層區域，對認識地球不同圈層之間的耦合過程具有重要意義。
▲ 圖 1中高層大氣放電現象 | 圖自中國科大官網，下同
已有大量觀測表明低電離層型放電主要是由對流層內強閃電產生的電場激發，導致低電離層區域中性分子的電離和擊穿效應。雷暴雲頂型放電通常始發於雷暴過沖雲頂和平流層區域，會顯著影響對流層頂附近的溫室氣體含量。然而，受限於傳統觀測手段，缺乏高時空解析度的立體協同觀測資料，關於其現象學特徵的認識嚴重不足。
科研團隊基於自主研發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（ASIM），對雷暴過境期間發生在我國華南地區的強雷暴過程進行分析，首次發現了一類特殊的雲頂放電訊號負極性 NBE 總是伴隨著藍色 337 nm 光譜輻射，但不伴隨著普通閃電的 777.4 nm 輻射（圖 2），這一明顯區別於普通閃電的光學特徵表明 NBE 獨特的流光發展特性，糾正了長期以來學術界關於 NBE 放電不發光的傳統認知，為利用空間光學手段評估閃電型別和監測強對流提供了有力判別依據。通過對負 NBE 電訊號及其伴隨的藍色光譜訊號進一步分析，發現 NBE 峰值電流強度和藍色光學訊號峰值緊密相關。
▲ 圖 2 雲頂放電事件光譜成像以及伴隨的負極性 NBE 電場波形
論文連結：