▲雷暴促生的各种高层大气现象的图示，包括陆地伽玛射线闪光和瞬时发光气体（TLE）、雷暴云层顶部蓝光闪烁的放电现象，以及其它色彩斑斓的大气瞬态发光现象。
虽然数百年来，人类在气象科学领域已经取得了举世瞩目的成就，但是地球高层大气中的雷暴现象却仍然是一个未解的谜团。对于在地面观测的科学家来说，这一现象发生的位置太高，无法用仪器直接观测；对于气象卫星来说，它们的高度又太低了。要让气象学家冒巨大生命风险，在暴风雨中的高空飞行时或是在海拔很高的山顶上露营时进行观测研究，也都是不太现实的想法。
据美国科学科技日报网近日报道，国际空间站已经展开一项气象调查研究计划，计划核心是欧洲航天局（ESA）的“大气-空间相互作用监测器”（ASIM）——一台由光学照相机、光度计和大型X射线及伽马射线探测器组成的综合观测仪器，它被安装在国际空间站的“哥伦布空间实验舱模块”（Columbus Module）的外部。在未来至少两年的时间里，它将协助科学家们观测从高层大气（包括平流层和中间层）一直到电离层（即太空边缘）中雷暴所产生的放电现象。此外，这一地球观测设施还可以帮助人类研究剧烈的雷暴现象及其对于地球大气层和气候变化所产生的影响。
对于这些超高海拔、难以从地面观测的高层大气雷暴现象，大气-空间相互作用监测器所进行的全球综合观测能帮助科学家测定并理清它们的物理性质和它们与闪电现象之间的关系。该项目还会研究高空云层的形成过程，并且尝试确定雷暴的哪些特征让其对高层大气造成有效的干扰，这将帮助人类更好地理解和认识雷暴对地球大气环境的影响，从而最终建立更好的大气数据模型，做出更准确的气象气候预报。
丹麦技术大学（Technical University of Denmark）国家空间研究所的首席研究员托斯滕·纽伯特（Torsten Neubert）介绍道：“高空观测可以让我们在没有遮蔽云层的情况下研究这些现象。在ASIM的帮助下，我们就能更好地了解关于高空闪电各种复杂的物理过程，而这些过程也是普通闪电所共有的，尽管两者具有不同的表现形式。对于这一技术难题的破解可以促进改善和提升探测普通闪电的技术。”
该项目研究的结果还有助于更清楚地认识雷暴对大气、电离层和辐射带的影响，并监测地球环境中的流星坠落事件及其对大气层的影响。除此之外，掌握雷暴所释放电流的种类及其结构能让科学家摸清雷暴现象在大气层中所发生的位置以及雷暴电能来源的构成。“我们将会更多地了解雷暴云层以及平流层和中间层的精细自然结构，而这是一个鲜有人知的领域。”纽伯特说。
大气-空间相互作用监测器的观测结果还将有助于了解沙尘暴、城市污染物、森林火灾和火山喷发对于云层形成和起电过程的作用和影响，以及风暴强度最高的“风眼墙”部位闪电活动与此处雷暴剧烈度陡然增大之间的相互关系。科学家预测道，所有这些研究成果将于会帮助人类在未来更有效而便捷的生活。
科界原创
编译：Jonathan 审稿：alone 编辑：张梦
