- 傳感器數據揭示云層中強閃電的奧秘
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2025/8/18
近日，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究團隊通過一項新研究，為我們揭開了云層中強閃電的神秘面紗。該研究發現，閃電中兩個甚高頻無線電脈沖的強度差異，與閃電在云層中的高度存在密切關聯 —— 這一發現不僅有助于理解閃電能量的輻射機制，更為探索一種特殊強云內閃電的形成過程提供了關鍵線索。
這項研究的突破，離不開對 “跨電離層脈沖對”（TIPPs）的深入分析。TIPPs 是閃電產生的一種甚高頻無線電信號，而研究團隊借助機器學習技術，收集到了迄今為止規模最大的 TIPPs 數據集：超過 76000 個 TIPPs 樣本。這些數據來自洛斯阿拉莫斯實驗室研發的射頻傳感器，該傳感器搭載在地球同步軌道衛星上，同時與地面觀測到的閃電進行了精準匹配。值得注意的是，在射頻傳感器檢測到的閃電事件中，約 95% 都是 TIPPs，其余則為云對地閃電放電。
“長期以來，我們已知 TIPPs 的第一個脈沖是閃電信號直接穿過電離層到達衛星產生的，而第二個脈沖則是信號經地球表面反射后再抵達衛星的結果。” 該研究的主要作者、洛斯阿拉莫斯實驗室的研究科學家艾琳・萊（Erin Lay）解釋道，“但有時第二個脈沖會比第一個更強，其背后的原因卻一直是個謎。而這項研究告訴我們，這種強度差異是由閃電在云層中的高度以及它相對衛星的仰角共同決定的。”
更重要的是，該研究進一步證實了 TIPPs 是 “緊湊云內放電” 在太空中的信號標志。緊湊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，屬于強閃電的一種。這一關聯的確認，讓 TIPPs 成為研究這類強閃電的重要 “太空信使”。
此外，這個包含 76000 個 TIPPs 的大型數據庫，還有望為全球閃電測繪儀（GLM）的數據增添更多細節。據艾琳・萊介紹，GLM 儀器搭載在美國國家海洋和大氣管理局的 GOES-R 系列衛星上，與協同定位的先進基線成像儀配合，能為研究人員提供云層高度的估算信息。“我們的測量數據或許能讓云層對流區域高度的時間監測更加精準，進而幫助他們驗證自身數據。” 萊舉例道，“比如，當 TIPPs 的高度出現快速躍升時，這可能意味著風暴的對流活動正在發生劇烈變化。”
目前，這項研究成果已發表在《地球物理研究雜志：大氣》上。它不僅為閃電物理學研究開辟了新視角，更為氣象監測領域提供了更精準的工具 —— 未來，借助 TIPPs 數據與 GLM 的結合，人類或許能更及時、更準確地捕捉風暴的動態，為應對極端天氣增添一份保障。
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