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强对流层闪电活动对低纬电离层F层的影响

闪电活动,电离层F层,多圈层耦合

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.30 低层大气与临近空间耦合

强对流层闪电活动会引起空间中静电场和电磁辐射场的强烈变化，同激发重力波的产生，最终可以导致电离层各层的电子密度发生变化，产生不规则结构。本研究利用中国海南富克站（低纬）的电离层数字测高仪加密数据和全球闪电定位网(World Wide Lightning Location Network，WWLLN)数据，研究了一次强对流层闪电活动期间，富克站上空电离层F层的电子密度变化与强闪电活动的关系，研究显示：（1）电离层F层电子密度的变化会提前闪电计数变化发生，这可能与雷暴雨云内电荷积累导致的空间电场变化有关；（2）时移5分钟之后的电离层F层电子密度与闪电发生数目有很明显的对应关系，它会随着闪电数目的增加而增加；（3）闪电计数最大峰值过后，观测到了小幅度变化的扩展F，同时发现电离层F层等离子体漂移速度突然增大，二者在观测时间上是同步的，这说明强闪电活动起放电引起了电离层中电场的扰动变化，产生了E×B的漂移，从而改变了F层的密度梯度，通过瑞利-泰勒（Reiligh-taylor, R-T）不稳定性、E×B不稳定性等激发产生了不规则体。本研究首次利用低纬地区电离层数字测高仪的加密探测数据，观测到强闪电活动所引起的高电离层（F层）扰动变化及其产生的小尺度不规则结构，为研究低层大气中闪电活动对电离层F层的影响提供了一种可行的方法和依据，同时对中高层大气/电离层与对流层的耦合研究有着十分重要的意义。