Дослідники з USTC виявили, як інтенсивність конвекції призводить до коронних розрядів на вершинах грозових хмар. Дослідницька група з Університету науки і технологій Китаю (USTC) на чолі з професорами Цзюхоу Лей і Баойоу Чжу разом із доцентом Фейфан Лю досягла значного прогресу у розкритті механізмів, що керують коронними розрядами у верхівках грозових хмар: явище, яке має вирішальне значення для хімії земної атмосфери.
Їх висновки, опубліковані в престижному журналі Nature Communications 26 серпня, представляють нову концептуальну модель, яка може змінити наше розуміння цих висотних електричних розрядів.
Коронні розряди, які часто видно як сині спалахи поблизу вершин грози, відіграють вирішальну роль у перенесенні енергії та матеріалів із тропосфери в стратосферу. Ці викиди, особливо вузькі біполярні події (NBE), впливають на рівні парникових газів, таких як оксиди азоту та озон, у стратосфері, впливаючи на радіаційний баланс Землі.
Вузькі біполярні події (NBE) — це тип інтенсивного розряду блискавки високої енергії, що характеризується надзвичайно короткочасними електромагнітними імпульсами. Вони відрізняються від типових ударів блискавки через їх вузьку часову ширину, яка часто триває лише кілька мікросекунд. NBE виникають на великих висотах під час гроз і пов’язані з сильними електричними полями.
NBE класифікуються на два типи: позитивні NBE, які походять від верхнього шару позитивного заряду грози, і негативні NBE, які походять від нижнього шару негативного заряду. Вони вважаються найпотужнішими природними джерелами радіохвиль в атмосфері Землі завдяки своїм інтенсивним електричним полям і високочастотному випромінюванню.
Дослідники вивчають NBE, щоб краще зрозуміти ініціацію блискавки, динаміку грози та атмосферну електрику.
Проблеми в розумінні коронних розрядів
Колись вчені вважали, що розряди у верхній частині хмари є результатом дисбалансу заряду, спричиненого звичайною блискавкою. Однак спостерігати за цими подіями було складно через хмарний покрив і розсіювання Релея, залишаючи їх точні тригери незрозумілими та викликаючи постійний науковий інтерес.
Використовуючи вдосконалену наземну систему виявлення блискавок, дослідницька група вивчала NBE під час тайфуну вздовж узбережжя Китаю. Вони виявили сильну полярну конкуренцію між різними типами NBE на вершинах хмар. Позитивні NBE в основному виникали під час фази конвективного підйому у верхній частині хмари, тоді як негативні NBE були більш поширеними під час фази конвективного низхідного потоку, зазвичай пов’язаного з перистими шлейфами в нижній стратосфері.
Ці спостереження привели до нової моделі, згідно з якою сила конвекції визначає висоту шарів заряджених хмар, які, своєю чергою, контролюють розряди у верхній частині хмари. Цей прорив покращує розуміння того, як працюють хмарні розряди та їхній вплив на хімію стратосфери, прокладаючи шлях для подальших досліджень ролі гроз в атмосферних процесах.