近日，洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)通過一項(xiàng)新研究，為我們揭開了云層中強(qiáng)閃電的神秘面紗。該研究發(fā)現(xiàn)，閃電中兩個(gè)甚高頻無線電脈沖的強(qiáng)度差異，與閃電在云層中的高度存在密切關(guān)聯(lián) —— 這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于理解閃電能量的輻射機(jī)制，更為探索一種特殊強(qiáng)云內(nèi)閃電的形成過程提供了關(guān)鍵線索。

這項(xiàng)研究的突破，離不開對(duì) “跨電離層脈沖對(duì)”（TIPPs）的深入分析。TIPPs 是閃電產(chǎn)生的一種甚高頻無線電信號(hào)，而研究團(tuán)隊(duì)借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，收集到了迄今為止規(guī)模最大的 TIPPs 數(shù)據(jù)集：超過 76000 個(gè) TIPPs 樣本。這些數(shù)據(jù)來自洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的射頻傳感器，該傳感器搭載在地球同步軌道衛(wèi)星上，同時(shí)與地面觀測(cè)到的閃電進(jìn)行了精準(zhǔn)匹配。值得注意的是，在射頻傳感器檢測(cè)到的閃電事件中，約 95% 都是 TIPPs，其余則為云對(duì)地閃電放電。

“長(zhǎng)期以來，我們已知 TIPPs 的第一個(gè)脈沖是閃電信號(hào)直接穿過電離層到達(dá)衛(wèi)星產(chǎn)生的，而第二個(gè)脈沖則是信號(hào)經(jīng)地球表面反射后再抵達(dá)衛(wèi)星的結(jié)果�！� 該研究的主要作者、洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家艾琳・萊（Erin Lay）解釋道，“但有時(shí)第二個(gè)脈沖會(huì)比第一個(gè)更強(qiáng)，其背后的原因卻一直是個(gè)謎。而這項(xiàng)研究告訴我們，這種強(qiáng)度差異是由閃電在云層中的高度以及它相對(duì)衛(wèi)星的仰角共同決定的。”

更重要的是，該研究進(jìn)一步證實(shí)了 TIPPs 是 “緊湊云內(nèi)放電” 在太空中的信號(hào)標(biāo)志。緊湊云內(nèi)放電是一種速度極快、持續(xù)時(shí)間極短的特殊云內(nèi)閃電過程，屬于強(qiáng)閃電的一種。這一關(guān)聯(lián)的確認(rèn)，讓 TIPPs 成為研究這類強(qiáng)閃電的重要 “太空信使”。

此外，這個(gè)包含 76000 個(gè) TIPPs 的大型數(shù)據(jù)庫，還有望為全球閃電測(cè)繪儀（GLM）的數(shù)據(jù)增添更多細(xì)節(jié)。據(jù)艾琳・萊介紹，GLM 儀器搭載在美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局的 GOES-R 系列衛(wèi)星上，與協(xié)同定位的先進(jìn)基線成像儀配合，能為研究人員提供云層高度的估算信息�！拔覀兊臏y(cè)量數(shù)據(jù)或許能讓云層對(duì)流區(qū)域高度的時(shí)間監(jiān)測(cè)更加精準(zhǔn)，進(jìn)而幫助他們驗(yàn)證自身數(shù)據(jù)�！� 萊舉例道，“比如，當(dāng) TIPPs 的高度出現(xiàn)快速躍升時(shí)，這可能意味著風(fēng)暴的對(duì)流活動(dòng)正在發(fā)生劇烈變化。”

目前，這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《地球物理研究雜志：大氣》上。它不僅為閃電物理學(xué)研究開辟了新視角，更為氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域提供了更精準(zhǔn)的工具 —— 未來，借助 TIPPs 數(shù)據(jù)與 GLM 的結(jié)合，人類或許能更及時(shí)、更準(zhǔn)確地捕捉風(fēng)暴的動(dòng)態(tài)，為應(yīng)對(duì)極端天氣增添一份保障。