撐起雷電下的“保護(hù)傘”
——記中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸高鵬

徐芳芳

雷雨天不要躲在大樹下面避雨，遠(yuǎn)離金屬物體，盡量避免使用電子設(shè)備……從小到大，這些避雷警示的信息以文字、圖像或視頻等形式出現(xiàn)在我們接觸的報(bào)紙、課本甚至電視節(jié)目中，教育大眾如何在雷暴天氣中保護(hù)自身安全。然而，當(dāng)沿著信息向上溯源，追尋它的源頭，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來一直有一群和雷電直接打交道的人，他們?cè)诨囊爸?、在高山頂上、在距離雷電最近的地方一次又一次地觀察、測(cè)量著閃電的形態(tài)、過程及具體數(shù)據(jù)。正是因?yàn)樗麄冞@些冒險(xiǎn)的舉動(dòng)，才有了如今瑯瑯上口的雷電防護(hù)常識(shí)。

陸高鵬現(xiàn)今是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院的教授。2004年，他背負(fù)著雷電研究的使命從中國(guó)科大地球和空間科學(xué)系遠(yuǎn)赴美國(guó)求學(xué)和工作；2013年，“練就十八般武藝”的他決定回國(guó)發(fā)展；2019年，他終于回到了母校，回到了夢(mèng)想最初開始的地方，帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)探索閃電。20多年來，他與閃電一次次“交手”，碰撞出了無數(shù)“火花”。

追逐閃電

雨后，遼闊無際的墨西哥高原上，一輛越野車正在肆意地行駛，周圍不斷后退的是蒼茫連綿的山脈，車上的人們一邊高聲談?wù)?，一邊欣賞著視野范圍內(nèi)的美景。如果不是他們的目光跳躍，像是在不停地搜索著什么東西，這場(chǎng)景或許和西方公路片沒什么區(qū)別。事實(shí)上，車上坐著的是陸高鵬和他的小伙伴們，他們剛剛利用探空氣球在一場(chǎng)雷雨天氣中觀測(cè)到了閃電引起的電場(chǎng)數(shù)據(jù)，正在尋找完成任務(wù)后隨著探空氣球飄落在高原某個(gè)角落的探測(cè)儀器，順帶欣賞墨西哥高原壯麗的美景。

當(dāng)然，實(shí)地觀測(cè)閃電帶給他們的不僅僅有美景，還有突如其來的危險(xiǎn)。有一次，完成觀測(cè)的陸高鵬正和同事行駛在高原上，尋找飄落的探空氣球。突然，一道閃電直接打在了距離他們不到100米的草地上，“那一瞬間，周圍的光線變得特別亮”。禍兮福之所倚，那次，他用手中正在拍照的相機(jī)捕獲了閃電落地的全過程。

彼時(shí)的陸高鵬正在新墨西哥州礦業(yè)與技術(shù)研究所學(xué)習(xí)中高層空間瞬態(tài)發(fā)光現(xiàn)象與對(duì)流層大氣放電之間的關(guān)系，也就是雷雨天氣下產(chǎn)生的被稱為“紅色精靈”的大氣放電現(xiàn)象?！八^紅色精靈，是由于中高層大氣空氣較為稀薄，強(qiáng)度較大的閃電放電后產(chǎn)生的電磁場(chǎng)導(dǎo)致大氣中的介質(zhì)被擊穿，產(chǎn)生了5～10公里寬的巨型噴流形態(tài)的瞬態(tài)發(fā)光現(xiàn)象?！标懜啭i介紹道。到了博士后工作時(shí)期，隨著遙感手段的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，他對(duì)閃電的探測(cè)范圍從十幾公里擴(kuò)大到了幾百公里之外的雷暴上空，而他的主要觀測(cè)對(duì)象也從紅色精靈擴(kuò)展至整個(gè)中高層大氣放電現(xiàn)象。緊接著，在美國(guó)國(guó)防高科技委員會(huì)（DARPA）的NIMBUS項(xiàng)目支持下，正在杜克大學(xué)從事博士后研究的陸高鵬在美國(guó)建立了多處中高層放電現(xiàn)象觀測(cè)站點(diǎn)。

2015年夏季，陸高鵬前往西藏那曲架設(shè)閃電探測(cè)設(shè)備。

然而就在閃電探測(cè)站已經(jīng)建成，即將開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)的時(shí)候，陸高鵬卻因?yàn)榉N種原因選擇了回到國(guó)內(nèi)發(fā)展。

深入研究

對(duì)于研究進(jìn)行到中途離開，陸高鵬一直感到有些遺憾，回國(guó)先后于中國(guó)科學(xué)院與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工作的他自然也不曾停止關(guān)于閃電探測(cè)網(wǎng)的研究。

他采取的辦法是將在美國(guó)建立的閃電探測(cè)站組網(wǎng)“搬”回到國(guó)內(nèi)。

回國(guó)之后，陸高鵬在中國(guó)的遼源、北京、威海、拉薩、三亞、成都、西安等地陸續(xù)架設(shè)了多個(gè)低頻磁場(chǎng)記錄系統(tǒng)和低光度光學(xué)觀測(cè)設(shè)備，記錄與地源伽瑪輻射脈沖相關(guān)的低頻閃電磁場(chǎng)信號(hào)，并將該探測(cè)網(wǎng)命名為“閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)”。通過該平臺(tái)，陸高鵬及其團(tuán)隊(duì)已在華北和東北地區(qū)記錄到近百例紅色精靈事件和同步的低頻磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。同時(shí)，陸高鵬還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員利用磁場(chǎng)測(cè)量獨(dú)特的定向功能，發(fā)展了基于單站磁場(chǎng)測(cè)量的云內(nèi)放電過程的三維定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在超視距（800到1000公里）范圍內(nèi)對(duì)雷暴對(duì)流活動(dòng)進(jìn)行探測(cè)和追蹤的研究效果。

陸高鵬建立的閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)為雷電災(zāi)害的預(yù)警提供了更有效的科學(xué)數(shù)據(jù)，在國(guó)內(nèi)外引起了極大的反響?！拔覀兛梢愿鶕?jù)其他課題組的需要在平臺(tái)的框架上設(shè)計(jì)方案獲得合作者需要的科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)?！彼麄?cè)c馬來西亞技術(shù)大學(xué)的Mohd Riduan博士開展合作，研究赤道附近地區(qū)雷暴的臨近空間電磁效應(yīng)。在2017年的夏季觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中，他們獲得了目前國(guó)際上最近距離處的有關(guān)地源伽瑪射線脈沖母體閃電的低頻磁場(chǎng)信號(hào)?！半m然我們無法左右自然災(zāi)害的降臨，但在災(zāi)害面前，我們可以通過科學(xué)的方法提高預(yù)測(cè)水平，因而，在災(zāi)害研究領(lǐng)域，合作共享是國(guó)際發(fā)展的重要趨勢(shì)?！蓖ㄟ^這次基于閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)的合作研究，陸高鵬總結(jié)道。

在談及建設(shè)閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)的過程時(shí)，陸高鵬說，他曾多次站在人煙稀少的高山處，看著閃電從空中落下打在山腳下，他說，那種壯觀耀眼的場(chǎng)景，讓他念念不忘。然而，隨著研究的深入，他越來越了解閃電形成和發(fā)展的原理，以及其內(nèi)部蘊(yùn)含的巨大威力?！氨热缈瓷先ズ苊赖募t色精靈，實(shí)質(zhì)上可能會(huì)威脅到飛行器的安全。當(dāng)飛行器在雷暴上空環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，有可能受到閃電活動(dòng)帶來的電磁輻射影響?！标懜啭i舉例道。而他通過閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的對(duì)紅色精靈母體閃電的精準(zhǔn)定位，有效提高了對(duì)臨近空間安全性的預(yù)報(bào)水平，為中高層空間的資源開發(fā)提供了安全保障，極大地減少了災(zāi)難發(fā)生的可能性。

為了提高對(duì)臨近空間安全性的預(yù)報(bào)水平，陸高鵬開展的工作遠(yuǎn)不止這些。

在原國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“雷電重大災(zāi)害天氣系統(tǒng)的過程、動(dòng)力、微物理和成災(zāi)機(jī)理”的研究工作中，陸高鵬團(tuán)隊(duì)將遙感測(cè)量閃電過程所使用的低頻磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于山東沾化雷電觀測(cè)基地的人工引雷實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，他們利用低頻磁場(chǎng)傳感器的高靈敏度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人工引雷過程中弱放電階段的探測(cè)?！巴ㄟ^連續(xù)多年的研究，我們組織了更為系統(tǒng)的觀測(cè)，證實(shí)了爆發(fā)式磁場(chǎng)脈沖是人工引雷初始發(fā)展階段的普遍現(xiàn)象，并進(jìn)一步識(shí)別出了該磁場(chǎng)脈沖的輻射源?！标懜啭i介紹道。

心憂百姓

在建立了閃電臨近空間效應(yīng)研究平臺(tái)并且取得了一系列關(guān)于雷暴現(xiàn)象的研究成果后，陸高鵬開始注重科研成果的社會(huì)效益，“關(guān)于雷暴現(xiàn)象的研究成果終究要落實(shí)到實(shí)際生活需求中，用以保障大眾的財(cái)產(chǎn)和人身安全”。因此，在無錫市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的支持下，2019年，他成立了無錫智雷科技有限公司，計(jì)劃以智雷科技作為平臺(tái)開展相關(guān)成果的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，并推動(dòng)無錫市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以公司為科研基地，陸高鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員改進(jìn)并研制出新一代的高靈敏度磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)、閃電瞬態(tài)光學(xué)事件記錄設(shè)備、單站臨近雷暴天氣預(yù)警平臺(tái)等一系列產(chǎn)品。

當(dāng)然，面對(duì)雷暴的危害，從來都不是有關(guān)人員單向地給大眾撐保護(hù)傘，也需要大眾加強(qiáng)自身的防護(hù)知識(shí)。因此，除科研產(chǎn)品轉(zhuǎn)化之外，陸高鵬也在借助各種機(jī)會(huì)向社會(huì)大眾宣傳雷電保護(hù)知識(shí)，包括他曾主持了學(xué)而思在線《科學(xué)大咖說》第三季欄目“雷雨天出門如何保護(hù)自己？”來宣傳在雷暴天氣中的防護(hù)做法。

“我們不能讓雷電的知識(shí)束之高閣，應(yīng)該盡可能地讓大眾理解它。”陸高鵬說道。在這個(gè)觀念的引領(lǐng)下，他和團(tuán)隊(duì)成員加入了一個(gè)名為“精靈愛好者群”的業(yè)余發(fā)燒友群體。群體中有人拍攝到閃電或者紅色精靈時(shí)，陸高鵬會(huì)向他們講授這些放電現(xiàn)象背后的物理原理?！八麄兒臀乙粯?，都希望能夠探索到更多關(guān)于雷電的奧秘?！标懜啭i溫和地笑著。

其實(shí)，在雷電防護(hù)的科普方面，陸高鵬的目光范圍還要更加廣泛一些。在他的團(tuán)隊(duì)里，除了國(guó)內(nèi)的學(xué)生，還包括來自馬來西亞、非洲中部烏干達(dá)及巴基斯坦等雷電災(zāi)害高發(fā)地域的國(guó)際留學(xué)生?！拔蚁Ｍ軌?qū)⑺麄冇?xùn)練得更加專業(yè)，這樣將來他們回到家鄉(xiāng)以后，可以將雷電的相關(guān)知識(shí)帶回去，使當(dāng)?shù)氐拿癖姼鼮榭茖W(xué)地了解雷電的危害，并且知道如何在雷暴天氣進(jìn)行防護(hù)?！标懜啭i目光悠遠(yuǎn)地說。