基于硬X射线调制望远镜(HXMT)的地球伽玛闪母体闪电及雷暴特征研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1938115
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1503.恒星晚期演化及爆发、致密天体及其相关高能过程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The energetic radiation (such as hard X-rays and gamma-rays) generated by lightning is the hot research subject of international community on atmospheric electricity, and these phenomena indicate that the lightning activity in troposphere has the potential impact on the near-Earth space environment. Due to the limitation and deficiency of relevant detection techniques, the progress on this subject is relatively slow in China. Based on the Lightning Effects Research Platform (LERP), we will conduct the comprehensive observations coordinated with the Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT) in East Asia, and reveal the characteristics of low-frequency magnetic sferics from the parent lightning of terrestrial gamma-ray flashes (TGFs) through three years of measurements. Moreover, by conducting the ground-based observations in the regions with relatively dense lightning activity, such as the artificially triggered lightning experiments in Zhanhua of Shandong Province and Conghua of Guangdong Province, we will combine with the radar reflectivity and cloud-top brightness temperature to further identify the physical connection between TGFs and energetic intra-cloud (IC) pulses during the initial stage of IC flashes and the characteristics of parent thunderstorm development. On this basis, we will carry out the low-frequency three-dimensional mapping observation and ground-based electrostatic field measurement with respect to the IC processes with general feature of TGFs, and establish the charge transfer model related to TGFs by means of fitting the charge source. These efforts will help to deeply analyze the physical process involved in the impulsive charge transfer during the initial stage of IC flashes, and better understand the mechanism for the generation of energetic radiation by lightning leaders.
闪电产生的硬X射线及伽玛射线等高能辐射是国际大气电学研究中的热点问题,这些现象表明对流层中的闪电活动对临近空间安全存在潜在影响。由于自主研发相关探测技术的限制,目前国内在这方面的研究进展缓慢。基于初步建成的闪电近地空间效应研究平台,本项目将配合硬X射线调制望远镜卫星(HXMT)在东亚地区开展综合观测,通过三年的综合数据积累,揭示地球伽玛闪(TGF)母体闪电的低频磁场信号特征。此外,通过在中国大陆闪电活动较密集地区开展加密地基观测(如山东沾化、广东从化人工引雷实验基地),结合雷达反射率资料和云顶亮温观测资料,进一步认识TGF同云闪初始阶段大脉冲事件之间的物理相关性和母体雷暴发展特征。在此基础上,开展具有TGF普遍特征的云闪过程的低频三维成像观测和地面静电场测量,通过电荷源拟合的方法建立TGF相关的电荷传输模型,深入分析云闪初始阶段脉冲电荷传输的物理过程并了解闪电先导产生高能辐射的机制。

结项摘要

基于初步建成的闪电近地空间效应研究平台,尤其是2020年起在合肥和广州建设的两套低频/甚低频雷电磁场连续记录设备,本项目配合硬X射线调制望远镜卫星(HXMT)在东亚地区开展综合观测。通过三年的综合数据积累,课题组获得了大量协同观测数据揭示地球伽玛闪(TGF)母体闪电的低频磁场信号特征。观测数据有很大一部分是通过在赤道地区马六甲获得的数据,因此分析结果有很强的地区特色。针对历史观测数据和项目研究期间综合观测数据集,结合雷达反射率资料和云顶亮温观测资料,进一步认识TGF同云闪初始阶段大脉冲事件之间的物理相关性和母体雷暴发展特征,揭示了一类新的TGF产生机制,即TGF主要由雷暴云内大尺度的背景强电场作用产生,不需要闪电放电过程,支持逃逸击穿正反馈机制。与此同时,课题组在山东沾化开展低频三维成像观测,并同其他团队合作在广州从化地区地面静电场组网测量,通过电荷源拟合的方法建立TGF相关的电荷传输模型,深入分析云闪初始阶段脉冲电荷传输的物理过程并了解闪电先导产生高能辐射的机制。项目研制过程中,课题组还分析了深对流雷暴云顶蓝色发光过程相关的云内放电特征及其特殊形态的电磁信号。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Comparison Between High-Speed Video Observation of Sprites and Broadband Sferic Measurements
精灵高速视频观测与宽带立体测量的比较
  • DOI:
    e2021gl093094
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Geophysical Research Letters
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    H. Ren;G. Lu;S. A. Cummer K.-M. Peng et al.
  • 通讯作者:
    S. A. Cummer K.-M. Peng et al.
对流层雷暴在近地空间的高能辐射效应-地球伽马射线闪
  • DOI:
    10.1360/sspma-2020-0303
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学: 物理学力学天文学.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆高鹏;熊少林;吕凡超;张鸿波 等
  • 通讯作者:
    张鸿波 等
Space-Based Observation of a Negative Sprite With an Unusual Signature of Associated Sprite Current
对具有异常特征的相关精灵电流的负精灵的天基观测
  • DOI:
    e2020jd033686
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Atmospheres
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. Wang;G. Lu;K.-M. Peng M. Ma et al.
  • 通讯作者:
    K.-M. Peng M. Ma et al.
Sprite Distribution of Different Polarities From ISUAL Observations With Machine Learning Method
使用机器学习方法从 ISUAL 观察中获得不同极性的精灵分布
  • DOI:
    10.1029/2022jd036968
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Atmospheres
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang M.;G. Lu;Z. Wang;K.-M. Peng et al.
  • 通讯作者:
    K.-M. Peng et al.
First Measurements of Low‐Frequency Sferics Associated With Terrestrial Gamma‐Ray Flashes Produced by Equatorial Thunderstorms
首次测量与赤道雷暴产生的地面伽马射线闪光相关的低频空间辐射
  • DOI:
    e2020gl089005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Geophysical Research Letters
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    H. Zhang;G. Lu;F. Lyu M. R. Ahmad et al.
  • 通讯作者:
    F. Lyu M. R. Ahmad et al.

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其他文献

基于双金属球三维电场探空仪的一次雷暴云内电荷结构观测研究
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  • 作者:
    张鸿波;郄秀书;刘明远;蒋如斌;陆高鹏;刘瑞婷;刘冬霞;陈志雄;孙竹玲;李宗祥;李进梁;马子龙
  • 通讯作者:
    马子龙
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  • DOI:
    1004-4965(2021)03-0370-11
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    程征伟 等
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国科学. 地球科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郄秀书;袁善锋;陈志雄;王东方;刘冬霞;孙萌宇;孙竹玲;Srivastava Abhay;张鸿波;卢晶雨;肖辉;毕永恒;冯亮;田野;徐燕;蒋如斌;刘明远;肖现;段树;苏德斌;孙成云;徐文静;张义军;陆高鹏;Zhang Dalin;银燕;余晔
  • 通讯作者:
    余晔
北京多频段闪电三维定位网及一次雷暴过程的闪电时空演化特征
  • DOI:
    10.3878/j.issn.1006-9895.1910.19161
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    大气科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王东方;孙竹玲;袁善锋;卢晶雨;郄秀书;刘明远;徐燕;陆高鹏;田野
  • 通讯作者:
    田野
中高层(60-120km)大气电参数非线性效应对地闪回击电磁场传播的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    气象学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张其林;田野;陆高鹏
  • 通讯作者:
    陆高鹏

其他文献

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陆高鹏的其他基金

闪电形态学特征对回击脉冲电荷传输强度的影响研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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