中高层大气瞬态发光事件(TLEs)及可能的影响

中高层大气瞬态发光事件(TLEs)是发生于活跃雷暴上空平流层和中间层的一类快速大气放电现象。根据光辐射的形态特征和发生位置的不同,可将已发现的TLEs归纳为4类:由电离层快速向下发展的Red Sprites(又称红色精灵,红闪);由雷暴云顶部向上发展的Blue Jets(又称蓝色喷流,蓝激流);由闪电激发的低电离层区域的圆环状放电ELVEs(Emissions of Light and VLF per-turbation due to EMP Sources,又称光辐射和EMP源引起的甚低频扰动)和由云顶向电离层快速向上发展的Gigantic Jets(又称巨大喷流)。对已有的TLEs现象学和形态特征的观测事实以及物理机制和理论研究等进行了回顾,讨论了TLEs对平流层和中间层大气以及电离层的可能影响,并提出了目前在TLEs理论方面尚未解决的问题,指出了进一步观测和理论研究的必要性。

雷暴云顶和低电离层之间的大气放电现象研究进展

雷暴云顶和低电离层之间的大气放电是20世纪90年代(1989年)新发现的一类大空间尺度(垂直尺度几十千米,水平尺度甚至达到几百千米)放电现象,由于它们的持续时间比较短(ms量级),因此又被称为瞬态发光事件(Transient Luminous Events,TLEs)。由于瞬态发光事件连接对流层、平流层、中间层、低热层等多个大气层,因此是对流层与上层大气之间物质能量交换的重要瞬态物理过程,对这类放电现象的研究,有助于揭示整层大气间的耦合机制问题。瞬态发光事件对中高层大气的物理性质、化学性质、空间电磁环境及临近空间内飞行器的安全运行有直接影响。截至目前,已经发现的瞬态发光现象包括红色精灵(又称为"红闪",sprites)、淘气精灵(elves)、蓝色喷流(blue jets)、蓝色启辉器(blue starters)、巨大喷流(gigantic jets)和光晕(halos)等多种形式。以上述几种放电现象为主线,对相关研究成果进行了介绍,同时对未来的研究工作进行了展望。

基于Boltzmann方程的TLEs电子分布特性研究

中高层大气瞬态发光事件(TLEs)是临近空间研究的热点课题,研究TLEs的辐射特性、扰动电子密度等问题的关键在于求解电子能量分布函数(EEDF)。文中基于玻尔兹曼方程数值模型,求解得到了TLEs中气体随时间变化的EEDF;结合唯一变量法,获得了求解过程中的时间步长(δt)、电子能量网格间隔(Δε)、约化电场(E/N)、大气压强(P)、大气温度(tgas)、麦克斯韦分布初始电子平均能量(tel)等对EEDF的影响及其规律;提出了如何在实际复杂环境、变化电场的情况下,利用Boltzmann方程数值模型,并运用这些规律来求解TLEs中气体EEDF,以得到更加准确的结果。