18 / 2025-12-30 17:00:05

基于双舒曼共振探测系统研究全球背景和高能瞬态雷暴活动的日变化特征

双舒曼共振探测系统,三大烟囱,日变化特征,背景和高能瞬态雷暴活动,午后对流和中尺度对流

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

位于北极圈内的极低频观测站（Horsund）利用一对垂直的线圈，首次实现了基于单一站点对全球三大“烟囱”舒曼背景强度的实时独立监测。而另外六个极低频观测站点（HeartMath：加利福尼亚、加拿大、立陶宛、沙特阿拉伯、南非和新西兰）协同观测，通过时间到达法实现了对高能瞬态事件（Q-burst）的可靠地理定位。双舒曼共振探测系统为开展不同烟囱间雷暴活动对比及背景活动与瞬态事件关联研究提供了全新途径。研究揭示了午后对流在Q-burst和SR背景活动日变化的主导作用，以及中尺度对流系统的重要调节作用。具体表现为：统计上SR背景强度和Q-burst一致表现为当地时间下午 4 点左右达到峰值（亚洲、非洲和美洲烟囱世界时为10、15、21UT）；而单日日变化中Q-burst和SR背景强度则会出现峰值时间的不匹配。正Q-burst（CMC > 500 C·km）与舒曼背景峰值强度之间的高相关性（0.70、0.65 和 0.51），表明普通闪电活动更强的烟囱，在其日变化后期更容易产生高能的正Q-burst。通过将Q-burst与GPM卫星的降水雷达廓线进行精确匹配，从微物理角度揭示了全球雷暴活动日变化的物理机制。结果表明，负Q-burst显著关联于回波顶高、水平尺度小的深厚对流云；而正Q-burst则更多地出现于雷达亮带的层状云区同时出现。无论午后对流还是中尺度对流系统中，前期对流输送的冰相粒子在对流衰减阶段或后方层状云区补给下方融化层是正Q-burst产生的关键微物理过程。