近年來，宇宙線對全球天氣/氣候的影響逐漸受到學(xué)者們越來越多的關(guān)注和認(rèn)可。作為地球大氣電離的主要電離源，宇宙線不斷與大氣粒子相互作用產(chǎn)生次級粒子，通過一系列的級聯(lián)反應(yīng)改變大氣電離率、電導(dǎo)率以及電場強(qiáng)度，并通過傳導(dǎo)作用改變?nèi)虼髿怆娏鳝h(huán)路以及整個地球大氣的電學(xué)環(huán)境。

　　閃電活動不僅是大氣電學(xué)的核心過程、維持全球大氣電流環(huán)路的重要環(huán)節(jié)，而且是破壞力巨大、全球頻發(fā)的災(zāi)害性天氣過程。因此，研究影響閃電活動變化的潛在因素具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。盡管氣象因素是激發(fā)并維持閃電活動的主導(dǎo)因素，但一些研究仍然表明閃電活動也會受到宇宙線，特別是銀河宇宙線，的調(diào)制作用，并且可以表現(xiàn)在十年到幾天的時間尺度上，如11年的太陽活動周和持續(xù)數(shù)天的宇宙線福布斯下降事件[Wu et al., 2019, JASTP]。

　　作為地球附近宇宙線的來源之一，強(qiáng)烈太陽爆發(fā)活動引發(fā)的太陽高能粒子（SEP）對閃電活動的影響此前并未受到關(guān)注。少數(shù)SEP事件的能量級可達(dá)若干GeV，引起地面中子計數(shù)率在幾分鐘至半小時內(nèi)迅速增大并在幾小時后恢復(fù)至初始水平，也被稱為地面增強(qiáng)（GLE）事件?？疾烊蜷W電活動在GLE事件期間的響應(yīng)為深入了解宇宙線對地球大氣電學(xué)環(huán)境的影響提供了一個全新的角度。一方面，GLE事件通常發(fā)生在幾分鐘至一小時內(nèi)，在如此短的時間內(nèi)，氣象因素的作用被盡可能被弱化，而宇宙線的作用則被突顯出來；另一方面，GLE事件表征的是宇宙線通量的急劇增長，可以與福布斯下降事件期間閃電活動減弱構(gòu)成對比研究。

　　因此，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王赤院士團(tuán)隊(duì)的吳瓊博士生和李暉研究員，利用國際GLE數(shù)據(jù)庫所提供的GLE事件列表和全球閃電定位網(wǎng)（WWLLN）所觀測的地面閃電數(shù)據(jù)，研究了全球閃電活動對于宇宙線短時變化的響應(yīng)規(guī)律。通過分析2005年1月20日、2006年12月13日及2012年5月17日的3個GLE事件期間閃電計數(shù)的相對變化，發(fā)現(xiàn)：（1）閃電活動對GLE事件期間宇宙線的增強(qiáng)呈正響應(yīng)，且閃電計數(shù)的增長主要體現(xiàn)在GLE事件發(fā)生后20分鐘內(nèi)；（2）閃電活動的響應(yīng)幅度與GLE事件的強(qiáng)度成正比，GLE事件越強(qiáng)，閃電活動響應(yīng)越明顯；（3）GLE事件對中高緯地區(qū)閃電活動的影響更顯著；（4）蒙特卡洛檢驗(yàn)表明，閃電活動對GLE事件的響應(yīng)具有統(tǒng)計意義，且GLE事件越強(qiáng)，檢驗(yàn)所達(dá)到的置信水平越高。

　　該項(xiàng)研究首次考慮全球閃電活動對GLE事件的響應(yīng)，為深入了解宇宙線對大氣電學(xué)過程的影響提供了新的觀測證據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Frontiers in Physics上。

　　Citation：

　　Wu Q., Li H.* and Wang C. (2020) Short-Term Lightning Response to Ground Level Enhancements. Front. Phys. 8:348. doi: 10.3389/fphy.2020.00348

　　圖一：2005年1月20日第69號GLE事件期間全球閃電活動的響應(yīng)及相應(yīng)的蒙特卡洛檢驗(yàn)。

　　圖二：2006年12月13日第70號GLE事件期間全球閃電活動的響應(yīng)及相應(yīng)的蒙特卡洛檢驗(yàn)。

　　圖三：2012年5月17日第71號GLE事件期間全球閃電活動的響應(yīng)及相應(yīng)的蒙特卡洛檢驗(yàn)。

　　表：GLE事件期間不同緯度區(qū)域閃電活動的響應(yīng)