Strona główna nauka/tech Naukowcy rozszyfrowują tajemnicę niebieskich błyskawic

Naukowcy rozszyfrowują tajemnicę niebieskich błyskawic

16
0


Przejścia polaryzacji wąskich zdarzeń dwubiegunowych w szczytach chmur burzowych
Schematyczny diagram wielkoskalowych zaburzeń niskiej jonosfery wywołanych wyładowaniami ze szczytów chmur. Kredyt USTC

Naukowcy z USTC odkryli, w jaki sposób intensywność konwekcji napędza wyładowania koronowe na szczytach chmur burzowych.

Zespół badawczy z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC), kierowany przez profesorów Jiuhou Lei i Baoyou Zhu, wraz z profesorem nadzwyczajnym Feifanem Liu, poczynił znaczne postępy w odkrywaniu mechanizmów powodujących wyładowania koronowe na szczytach chmur burzowych — zjawisko kluczowe dla chemii atmosfery Ziemi.

Wyniki swoich badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza 26 sierpnia przedstawimy nowy model koncepcyjny, który może zmienić nasze rozumienie wyładowań elektrycznych na dużych wysokościach.

Wyładowania koronowe, często widoczne jako niebieskie błyski w pobliżu szczytów burz, odgrywają kluczową rolę w przenoszeniu energii i materiałów z troposfery do stratosfery. Wyładowania te, zwłaszcza wąskie zjawiska dwubiegunowe (NBE), wpływają na poziom gazów cieplarnianych, takich jak tlenki azotu i ozon, w stratosferze, wpływając na bilans radiacyjny Ziemi.

Wąskie zdarzenia dwubiegunowe (NBE) to rodzaj intensywnych, wysokoenergetycznych wyładowań atmosferycznych, charakteryzujących się wyjątkowo krótkimi impulsami elektromagnetycznymi. Różnią się od typowych uderzeń piorunów wąską szerokością czasową, często trwającą zaledwie kilka mikrosekund. NBE występują na dużych wysokościach podczas burz i są powiązane z silnymi polami elektrycznymi.

NBE dzieli się na dwa typy: dodatnie NBE, które pochodzą z górnej warstwy ładunku dodatniego burzy i ujemne NBE, które pochodzą z dolnej warstwy ładunku ujemnego. Uważa się je za najpotężniejsze naturalne źródła fal radiowych w atmosferze ziemskiej ze względu na ich intensywne pola elektryczne i promieniowanie o wysokiej częstotliwości.

Naukowcy badają NBE, aby lepiej zrozumieć inicjację wyładowań atmosferycznych, dynamikę burzy i elektryczność atmosferyczną.

Wyzwania w zrozumieniu wyładowań koronowych

Naukowcy kiedyś sądzili, że wyładowania w chmurach wynikają z braku równowagi ładunków spowodowanego konwencjonalnymi wyładowaniami atmosferycznymi. Jednakże obserwacja tych zdarzeń była wyzwaniem ze względu na zachmurzenie i rozproszenie Rayleigha, przez co ich dokładne czynniki wyzwalające były niejasne i wzbudzały ciągłe zainteresowanie naukowe.

Korzystając z zaawansowanego naziemnego systemu wykrywania wyładowań atmosferycznych, zespół badawczy badał NBE podczas tajfunu wzdłuż chińskiego wybrzeża. Odkryli silną konkurencję polaryzacji pomiędzy różnymi typami NBE na szczytach chmur. Dodatnie NBE występowały głównie podczas fazy wynurzania konwekcyjnego na przekroczonym szczycie chmury, podczas gdy ujemne NBE występowały częściej w fazie konwekcyjnego prądu zstępującego, zwykle powiązanego z pióropuszami cirrusów w niższej stratosferze.

Obserwacje te doprowadziły do ​​powstania nowego modelu, w którym zaproponowano, że siła konwekcji określa wysokość naładowanych warstw chmur, co z kolei kontroluje wyładowania ze szczytów chmur. Ten przełom poprawia zrozumienie działania wyładowań ze szczytów chmur i ich wpływu na chemię stratosfery, torując drogę do dalszych badań nad rolą burz w procesach atmosferycznych.

Odniesienie: „Przejścia polaryzacji wąskich zdarzeń dwubiegunowych w szczytach chmur burzowych docierających do dolnej stratosfery” autorstwa Feifana Liu, Torstena Neuberta, Oliviera Chanriona, Gaopenga Lu, Ting Wu, Fanchao Lyu, Weitao Lyu, Christopha Köhna, Dongshuai Li, Baoyou Zhu i Jiuhou Lei , 26 sierpnia 2024, Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-51705-y



Link źródłowy