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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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(nèi)閃電的觸發(fā)機制。

為得出這一結(jié)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(guī)模最大的 “跨電離層脈沖對”（Trans-Ionospheric Pulse Pairs，簡稱 TIPPs）數(shù)據(jù)集。TIPPs 是由閃電產(chǎn)生的極高頻無線電信號。該團隊通過地球靜止軌道衛(wèi)星上搭載的自主研發(fā)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(shù)據(jù)進行了匹配。（據(jù)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(xiàn)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(wèi)星，而第二個脈沖則是信號經(jīng)地球表面反射后再傳至衛(wèi)星產(chǎn)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(fā)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(wèi)星的仰角共同決定的�！�

該研究還提供了額外證據(jù)，證實 TIPPs 是 “致密云內(nèi)放電”（compact intracloud discharges）在太空中的特征信號。致密云內(nèi)放電是一種速度極快、持續(xù)時間極短的特殊云內(nèi)閃電過程。

此外，這個包含 7.6 萬個 TIPPs 的新型大型數(shù)據(jù)庫，還有望進一步提升 “全球閃電測繪儀”（Global Lightning Mapper，簡稱 GLM）數(shù)據(jù)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(wèi)星上搭載的 GLM 儀器，與同衛(wèi)星部署的 “先進基線成像儀”（Advanced Baseline Imager）協(xié)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(shù)據(jù)可能會讓云層對流區(qū)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(shù)據(jù)的可靠性，” 萊說，“例如，當 TIPPs 顯示的高度出現(xiàn)快速躍升時，這一數(shù)據(jù)可以提示研究人員，風暴的對流活動可能正在發(fā)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(tǒng)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