- 傳感器數據揭示云層中強閃電的奧秘
- 來源：美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室 發表于 2025/8/28
圖片來源：Unsplash/CC0 公共領域
洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）的一支研究團隊近期發現，閃電中兩個極高頻無線電脈沖的強度差異，與閃電在云層中的高度密切相關 —— 這一發現為揭示閃電能量的輻射方式提供了重要線索，進而有助于深入理解一種特定類型強云內閃電的觸發機制。
為得出這一結論，洛斯阿拉莫斯團隊借助機器學習技術，收集了迄今為止規模最大的 “跨電離層脈沖對”（Trans-Ionospheric Pulse Pairs，簡稱 TIPPs）數據集。TIPPs 是由閃電產生的極高頻無線電信號。該團隊通過地球靜止軌道衛星上搭載的自主研發射頻傳感器，觀測到了超過 7.6 萬個 TIPPs，并將其與地面觀測到的閃電數據進行了匹配。（據估算，射頻傳感器探測到的閃電事件中，約 95% 為 TIPPs，其余則為云對地閃電放電現象。）
“長期以來，我們已知 TIPPs 的第一個脈沖源于閃電信號穿透電離層后直接到達衛星，而第二個脈沖則是信號經地球表面反射后再傳至衛星產生的，” 洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究科學家、該研究的實驗室主導作者艾琳萊（Erin Lay）表示。該研究成果已發表于《地球物理研究期刊：大氣》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres）。
“有時第二個脈沖的強度會超過第一個，但我們此前并不清楚背后的原因。此次研究表明，這種強度差異是由閃電在云層中的高度，以及閃電相對于衛星的仰角共同決定的。”
該研究還提供了額外證據，證實 TIPPs 是 “致密云內放電”（compact intracloud discharges）在太空中的特征信號。致密云內放電是一種速度極快、持續時間極短的特殊云內閃電過程。
此外，這個包含 7.6 萬個 TIPPs 的新型大型數據庫，還有望進一步提升 “全球閃電測繪儀”（Global Lightning Mapper，簡稱 GLM）數據的精準度。萊指出，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）GOES-R 系列衛星上搭載的 GLM 儀器，與同衛星部署的 “先進基線成像儀”（Advanced Baseline Imager）協同工作，能為研究人員提供云層高度的估算值。
“我們的觀測數據可能會讓云層對流區域高度的實時測量變得更加精確，進而幫助研究人員驗證其數據的可靠性，” 萊說，“例如，當 TIPPs 顯示的高度出現快速躍升時，這一數據可以提示研究人員，風暴的對流活動可能正在發生劇烈變化。”
更多信息：N. A. 派洛爾（N. A. Pailoor）等，《跨電離層脈沖對的統計分析及其特征推斷》，《地球物理研究期刊：大氣》（2025 年）。DOI：10.1029/2025JD043403
期刊信息：《地球物理研究期刊 - 大氣》（Journal of Geophysical Research - Atmospheres）
本文由洛斯阿拉莫斯國家實驗室提供
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權益，請及時與我們聯系，我們將在24內核實刪除，謝謝！
