906 / 2026-03-26 17:38:52

基于高分辨率电离层测高仪观测的快速增强雷暴驱动低纬电离层F层扰动研究

电离层测高仪,雷暴增强,电离层F层,圈层相互作用

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

雷暴对电离层的影响是地气耦合研究中的前沿问题之一，但低纬电离层F层对雷暴活动的响应机制仍缺乏直接观测证据。本研究基于海南福克站DPS-4D电离层测高仪5分钟分辨率观测数据，结合全球闪电定位网络（WWLLN）资料，对2016年8月16日一次快速增强的近海雷暴过程进行了分析。结果表明，F层电子密度变化与闪电活动具有显著对应关系，并呈现约5分钟的时间关联特征。值得注意的是，电子密度的变化在闪电峰值之前即已出现，指示雷暴电荷分离及其准静电电场在闪电发生前已对电离层产生影响 。在闪电活动达到峰值之后，电离层中观测到弱幅度spread-F结构及显著增强的等离子体漂移速度，其中水平漂移速度变化超过200 m/s，垂直漂移发生反转，表明电离层电场受到强烈扰动并驱动E×B漂移过程。进一步分析表明，雷暴活动通过调制电离层电场、激发等离子体不稳定性（如Rayleigh–Taylor不稳定和E×B不稳定），在短时间尺度内产生电离层不规则结构。该研究首次利用高时间分辨率电离层观测，揭示了低纬地区快速增强雷暴对F层的直接扰动特征，为理解对流层-电离层耦合过程提供了新的观测证据。本研究结果表明，强雷暴过程不仅通过重力波等间接机制影响中高层大气，还可通过电场耦合作用直接调制电离层结构，对无线电通信和导航系统具有潜在影响。