湯加火山（紅色三角）與其磁共軛點(diǎn)（紅色圓點(diǎn)）位置；北半球的雷達(dá)視野范圍內(nèi)，數(shù)字測(cè)高儀位置為黑色圓點(diǎn)。　中科院國(guó)家空間科學(xué)中心 供圖

北京10月21日電 (記者 孫自法)記者21日從中國(guó)科學(xué)院(中科院)國(guó)家空間科學(xué)中心獲悉，今年1月中旬湯加海底火山發(fā)生猛烈噴發(fā)后，該中心科研團(tuán)隊(duì)利用高頻相干散射雷達(dá)和數(shù)字測(cè)高儀，成功探測(cè)到此次火山爆發(fā)引起的北半球兩組特征明顯不同的電離層震蕩，相關(guān)探測(cè)成果將推動(dòng)地面災(zāi)害的空間預(yù)警研究，對(duì)提升地面災(zāi)害的空間預(yù)警能力有重要意義。

這項(xiàng)探測(cè)湯加火山爆發(fā)引起電離層劇烈震蕩的研究，由中科院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王赤院士團(tuán)隊(duì)張佼佼研究員與實(shí)驗(yàn)室徐寄遙研究員等合作者共同完成，研究成果論文近日在國(guó)際專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters，GRL)上發(fā)表。

(相關(guān)資料圖)

論文審稿人高度評(píng)價(jià)中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的研究工作稱(chēng)，相信這是第一次使用相干散射雷達(dá)探測(cè)火山爆發(fā)引起的電離層擾動(dòng)的研究，該項(xiàng)研究提供了一種與常用的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)電子濃度總含量(TEC)觀測(cè)不同的視角，為科學(xué)界使用豐富多樣的觀測(cè)技術(shù)來(lái)探測(cè)湯加火山爆發(fā)(或任何其他自然災(zāi)害事件)引起的電離層擾動(dòng)帶來(lái)啟發(fā)。

王赤院士表示，本項(xiàng)研究概括起來(lái)主要有三方面成果：一是利用高頻雷達(dá)觀測(cè)火山爆發(fā)引起的劇烈電離層震蕩；二是發(fā)現(xiàn)通過(guò)磁力線共軛作用，電離層震蕩比大氣壓力波提前3個(gè)多小時(shí)到達(dá)北半球；三是揭示電離層對(duì)地表劇烈爆發(fā)性活動(dòng)的響應(yīng)機(jī)制，在提升海嘯等地面災(zāi)害的空間預(yù)警能力方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

高頻相干散射雷達(dá)與數(shù)字測(cè)高儀聯(lián)合觀測(cè)火山爆發(fā)引起的電離層震蕩。　中科院國(guó)家空間科學(xué)中心 供圖

科研團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，他們利用高頻相干散射雷達(dá)和數(shù)字測(cè)高儀，探測(cè)到湯加火山爆發(fā)引起的北半球兩組特征明顯不同的電離層震蕩，這兩組電離層震蕩的產(chǎn)生機(jī)制也完全不同。

第一組電離層震蕩比引起海嘯的大氣壓力波提前3個(gè)多小時(shí)被觀測(cè)到。研究發(fā)現(xiàn)，第一組電離層震蕩的源區(qū)在火山的北半球磁共軛點(diǎn)，火山爆發(fā)產(chǎn)生的電場(chǎng)通過(guò)磁力線共軛作用被迅速傳遞到北半球共軛點(diǎn)并造成北半球電離層震蕩。在這一階段，亞洲扇區(qū)高頻雷達(dá)探測(cè)到最大的電離層震蕩多普勒速度超過(guò)100米/秒(m/s)，發(fā)生在電離層F區(qū)。

探測(cè)到的第二組電離層震蕩隨著大氣壓力波的到來(lái)而被觀測(cè)到，其源區(qū)位于火山爆發(fā)處，主要由火山爆發(fā)產(chǎn)生的大氣壓力波直接傳播到北半球，通過(guò)大氣中性成分與電離成分相互碰撞引起，這一階段最大電離層震蕩多普勒速度超過(guò)150米/秒，發(fā)生在電離層E區(qū)，電離層震蕩速度隨高度升高而減弱。

科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)高頻雷達(dá)與數(shù)字測(cè)高儀聯(lián)合觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)，此次湯加火山爆發(fā)引起的電離層垂直高度最大抬升約100公里，電離層最大垂直運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)60米/秒。

據(jù)了解，2022年1月15日，南太平洋島國(guó)湯加的洪阿哈阿帕伊島(Hunga Haapai)海底火山發(fā)生猛烈噴發(fā)，引發(fā)了波及全球的海嘯。這是人類(lèi)有記錄以來(lái)最強(qiáng)烈的火山噴發(fā)之一，其造成的大氣沖擊波環(huán)繞了地球4圈，噴發(fā)羽流高度超過(guò)50多公里。此次火山爆發(fā)產(chǎn)生的全球影響一直備受關(guān)注，也吸引全球科學(xué)家持續(xù)開(kāi)展相關(guān)研究并揭示各種觀測(cè)現(xiàn)象背后的物理機(jī)制，相關(guān)研究成果進(jìn)一步提升了人們對(duì)地球系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解。