中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢(mèng)宇）記者近日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校雷久侯教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)際同行，結(jié)合數(shù)值模擬與衛(wèi)星觀測(cè)，揭示了湯加火山噴發(fā)能量跨越大氣多圈層傳播并影響低軌道衛(wèi)星高度的大氣層的物理過程。相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)進(jìn)展》，并入選美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)會(huì)刊《Eos》亮點(diǎn)論文。

2022年1月15日，南太平洋湯加海底火山劇烈噴發(fā)，其噴發(fā)羽流高度超過57公里，成為衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)代以來最強(qiáng)火山活動(dòng)之一。這場(chǎng)“世紀(jì)噴發(fā)”不僅在地表引發(fā)了地震、海嘯以及對(duì)流層大氣擾動(dòng)，更在數(shù)小時(shí)內(nèi)波及高達(dá)500公里的衛(wèi)星軌道高度大氣層。研究團(tuán)隊(duì)利用GRACE-FO低軌道衛(wèi)星探測(cè)的熱層密度擾動(dòng)信號(hào)，結(jié)合對(duì)大氣擾動(dòng)傳播路徑的完整模擬與重建，還原了能量傳輸?shù)年P(guān)鍵過程。

模擬表明，湯加火山噴發(fā)形成的巨大羽流突破對(duì)流層和平流層，同時(shí)激發(fā)了初級(jí)重力波；初級(jí)重力波向上傳播并逐漸耗散，在低熱層區(qū)域再次激發(fā)出波長(zhǎng)更長(zhǎng)、傳播更遠(yuǎn)的次級(jí)重力波。這一系列重力波如同“能量接力棒”，將地表擾動(dòng)能量持續(xù)向上傳輸，直達(dá)空間站高度的熱層區(qū)域，形成了顯著的大尺度熱層波動(dòng)，并在全球范圍內(nèi)重塑了熱層大氣的分布結(jié)構(gòu)。另外，模擬表明火山噴發(fā)激發(fā)的Lamb波也可上傳并影響高層大氣，然而幅度相對(duì)較小，約為次級(jí)重力波的四分之一。

研究人員介紹，這項(xiàng)研究不僅深化了學(xué)術(shù)界對(duì)地表強(qiáng)擾動(dòng)事件如何影響空間環(huán)境的認(rèn)識(shí)，也為高層大氣模式優(yōu)化、近地飛行器軌道定位與預(yù)報(bào)奠定理論基礎(chǔ)。