近年来,宇宙线对全球天气/气候的影响逐渐受到****们越来越多的关注和认可。作为地球大气电离的主要电离源,宇宙线不断与大气粒子相互作用产生次级粒子,通过一系列的级联反应改变大气电离率、电导率以及电场强度,并通过传导作用改变全球大气电流环路以及整个地球大气的电学环境。
闪电活动不仅是大气电学的核心过程、维持全球大气电流环路的重要环节,而且是破坏力巨大、全球频发的灾害性天气过程。因此,研究影响闪电活动变化的潜在因素具有重要的理论和现实意义。尽管气象因素是激发并维持闪电活动的主导因素,但一些研究仍然表明闪电活动也会受到宇宙线,特别是银河宇宙线,的调制作用,并且可以表现在十年到几天的时间尺度上,如11年的太阳活动周和持续数天的宇宙线福布斯下降事件[Wu et al., 2019, JASTP]。
作为地球附近宇宙线的来源之一,强烈太阳爆发活动引发的太阳高能粒子(SEP)对闪电活动的影响此前并未受到关注。少数SEP事件的能量级可达若干GeV,引起地面中子计数率在几分钟至半小时内迅速增大并在几小时后恢复至初始水平,也被称为地面增强(GLE)事件。考察全球闪电活动在GLE事件期间的响应为深入了解宇宙线对地球大气电学环境的影响提供了一个全新的角度。一方面,GLE事件通常发生在几分钟至一小时内,在如此短的时间内,气象因素的作用被尽可能被弱化,而宇宙线的作用则被突显出来;另一方面,GLE事件表征的是宇宙线通量的急剧增长,可以与福布斯下降事件期间闪电活动减弱构成对比研究。
因此,中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室王赤院士团队的吴琼博士生和李晖研究员,利用国际GLE数据库所提供的GLE事件列表和全球闪电定位网(WWLLN)所观测的地面闪电数据,研究了全球闪电活动对于宇宙线短时变化的响应规律。通过分析2005年1月20日、2006年12月13日及2012年5月17日的3个GLE事件期间闪电计数的相对变化,发现:(1)闪电活动对GLE事件期间宇宙线的增强呈正响应,且闪电计数的增长主要体现在GLE事件发生后20分钟内;(2)闪电活动的响应幅度与GLE事件的强度成正比,GLE事件越强,闪电活动响应越明显;(3)GLE事件对中高纬地区闪电活动的影响更显著;(4)蒙特卡洛检验表明,闪电活动对GLE事件的响应具有统计意义,且GLE事件越强,检验所达到的置信水平越高。
该项研究首次考虑全球闪电活动对GLE事件的响应,为深入了解宇宙线对大气电学过程的影响提供了新的观测证据。相关成果发表在国际期刊Frontiers in Physics上。
Citation:
Wu Q., Li H.* and Wang C. (2020) Short-Term Lightning Response to Ground Level Enhancements. Front. Phys. 8:348. doi: 10.3389/fphy.2020.00348
图一:2005年1月20日第69号GLE事件期间全球闪电活动的响应及相应的蒙特卡洛检验。
图二:2006年12月13日第70号GLE事件期间全球闪电活动的响应及相应的蒙特卡洛检验。
图三:2012年5月17日第71号GLE事件期间全球闪电活动的响应及相应的蒙特卡洛检验。
表:GLE事件期间不同纬度区域闪电活动的响应
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
空间中心研究人员在全球闪电活动对短时宇宙线变化的响应研究中取得进展
本站小编 Free考研考试/2022-01-03
相关话题/大气 地球 检验 过程 观测
Cell刊登两篇论文揭示脊椎动物水生到陆生演化过程中的遗传创新基础
2021年2月5日凌晨,《细胞》杂志(Cell)在线发表了题目分别为“African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition”和“Tracing the genetic footprints of ...中科院古脊椎动物与古人类研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03See-Earth:高频时序多维地球环境监测SAR星座
王樱洁1,王宇1,,,禹卫东1,,,赵庆超1,刘开雨1,刘大成1,邓云凯1,欧乃铭1,贾小雪1,张衡1,赵鹏飞1,王伟1,余伟2,葛大庆3,唐新明4,李涛41.中国科学院空天信息创新研究院北京1001902.中国电子科技集团公司第十四研究所南京2100193.中国自然资源航空物探遥感中心北京1000 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03中段弹道目标分离过程动态散射特性分析
赵锋,,徐志明,,吴其华,艾小锋国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室长沙410073基金项目:国家自然科学基金(62071475,61890541,61890542,62001481)详细信息作者简介:赵锋:赵 锋(1978–),男,江苏南京人,教授。主要研究方向为电子 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03多方位角观测星载SAR技术研究
陈杰,杨威,,王鹏波,曾虹程,门志荣,李春升,北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191基金项目:国家自然科学基金(61861136008,61701012)详细信息作者简介:陈杰:陈 杰(1973–),男,河南郑州人,博士,教授。2002年在北京航空航天大学电子信息工程学院获博士学位,现为北 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03地基干涉合成孔径雷达图像非线性大气相位补偿方法
胡程1,,,邓云开1,,,田卫明2,曾涛21.北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所北京1000812.北京理工大学卫星导航电子信息技术教育部重点实验室北京100081基金项目:国家自然科学基金(61427802,61601031)详细信息作者简介:胡程:胡 程(1981–)男,湖南岳阳人,博士, ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03基于假设检验理论的雷达近邻目标距离统计分辨限
张云雷1,2,,汤俊1,,,王力1,①.清华大学电子工程系??北京??100084②.海军工程大学电子工程学院??武汉??430033基金项目:国家重点研发计划(2016YFA0302102),国家自然科学基金(61501486)详细信息作者简介:张云雷(1981–),男,河北晋州人,海军工程大学讲 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03大气层效应对地球同步轨道SAR系统性能影响研究
胡程,,董锡超,李元昊北京理工大学信息与电子学院??北京??100081卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学)??北京??100081基金项目:国家自然科学基金(61471038,61501032),北京市自然科学基金(4162052)详细信息作者简介:胡程:胡 程(1981–),男, ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03高分五号大气痕量气体差分吸收光谱仪观测数据的火山喷发SO2总量反演
火山喷发产生的高浓度SO2气体及其远距离输送会对全球气候变化和航空飞行安全产生重要影响。卫星遥感技术以大面积连续观测、高时空分辨率等优势成为大气SO2监测的重要手段之一。作为中国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪(GF-5EMI)通过探测地球大气或表面反射、散射 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03高分五号大气痕量气体差分吸收光谱仪对流层NO2柱浓度遥感反演研究
搭载于“高分五号”(GF-5)卫星上的痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是一台星下观测的高光谱载荷,测量紫外和可见光光谱范围的地球后向散射辐射,设计用于大气痕量气体的探测。本研究基于EMI在VIS1通道的实测光谱,利用差分光学吸收光谱(DOAS)方法进行了对流层NO2柱浓度反演,展示了基于EMI载荷的 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03高分五号大气痕量气体差分吸收光谱仪甲醛反演可行性分析及初步结果
大气痕量气体差分吸收光谱仪EMI(EnvironmentaltracegasesMonitoringInstrument)是搭载在“高分五号”(GF-5)卫星上的覆盖紫外—可见光波段的光谱仪,用于测量240—710nm波长范围内的地球后向散射和太阳辐射,旨在量化全球对流层和平流层痕量气体的分布,如臭 ...中科院空天信息创新研究院 本站小编 Free考研考试 2022-01-03