研究称雷暴下树木叶尖出现冠状放电微弱电光

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宾夕法尼亚州立大学研究团队近期在美国多地雷暴天气条件下,直接观测并测量到树木叶尖出现的冠状放电现象。相关成果已于2月12日在线发表于《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)。

研究人员介绍,人们熟悉的云对地闪电会劈裂树干、引发森林火灾,并在短时间内照亮夜空,而此次关注的冠状放电则是一种发生在雷暴期间树叶和针叶尖端的微弱电放电。与可将空气加热至数万度的闪电不同,冠状放电强度较弱,其温度仅略高于周围空气。

据论文作者之一、宾夕法尼亚州立大学气象学家 Patrick McFarland 表示,团队利用一套新开发的多组件移动观测系统,在雷暴环境中对树冠顶部的冠状放电及其相关大气条件进行了同步测量。“这些现象确实存在;我们已经观察到了;现在我们知道它们是真实的,”McFarland 说。他称,在实验室中在完全遮光条件下,冠状放电可在云杉针叶尖端呈现出蓝色光晕。

研究团队为此次实地观测设计的核心设备是一台直径约25厘米的望远镜,用于将紫外辐射聚焦到一台太阳盲紫外相机上。该相机对波长在255至273纳米范围内的紫外线具有灵敏响应,可记录雷暴下树叶附近产生的微弱紫外辐射信号。

在北卡罗来纳州的一场雷暴中,科学家在甜胶树和松树上记录到了冠状放电现象。研究报告称,这些放电在叶片之间跳动,并会随着枝条在风中摆动而移动。随后,团队在从佛罗里达到宾夕法尼亚州的另外四场雷暴中,对其他树种也获得了类似观测结果。

作者指出,冠状放电虽然能量较低,但会产生大量羟基(OH),这一物种是大气中的主要氧化剂,可能改变森林上空的空气化学组成,并对树叶造成轻微损伤。研究还提出,这类放电或可向雷暴云底部输送带电粒子,从而参与雷暴云电荷分布过程。

论文作者在总结中表示,其观测结果显示,在雷暴条件下,树木间存在可见的冠状放电闪烁现象,这一过程可能同时影响森林局地空气质量、植被叶片状态以及头顶雷暴云的电学特性。

据论文信息,该研究题为《雷暴下树木上的冠状放电光晕》(Corona Discharge Glows on Trees Under Thunderstorms),作者为 P.J. McFarland 等,发表于《地球物理研究快报》2026年第53卷第4期,论文编号 e2025GL119591,DOI 为 10.1029/2025GL119591。


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