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夏季来临，电闪雷鸣是常见的自然现象，我们被告知：在雷雨时外出，不要带金属饰品；不要在大树下避雨；远离施工场地、巨大广告牌和危墙、危房；不要接打电话，最好关闭手机；尽量往低的地方走，不要登高……这些生活经验其实都是有科学基础的。
对于破坏性极强的闪电，中国科学院大气物理研究所项目研究员陆高鹏博士是这样解释的：闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部分之间的强烈放电现象。闪电放电会辐射出很宽频的电磁脉冲，它所产生的有效电磁能从几赫兹到几百兆赫兹，甚至更高。但是，任何来自于闪电的可测电磁信号，都能用来定位和探测闪电的发生过程，并用于研究其发展和放电特征。
摄影爱好者Frankie Lucena拍摄到的2016年加勒比海地区“马修”飓风上空的一次“红色精灵”
建立闪电临近空间效应研究平台
外场观测是闪电研究的重要手段，目前主要采用磁定向法、时差法，以及这两者相结合的方法对闪电的位置进行测定。磁定向法采用一对南北方向和东西方向垂直放置的正交环磁场天线来测定闪电发生的方位角，并与水平放置的电场天线组合进行波形鉴别。时差法则采用电磁信号到达不同测站的时间差进行闪电定位。为了得到更准确的数据，通常需要架设3个或更多的站点，将多个站点接收到的信号进行测量和组合计算，从而确定闪电的位置。
搭建闪电临近空间效应研究平台能更好的研究雷电这一自然现象及其在临近空间范围内形成的一系列瞬态电磁效应，如卫星上观测到的毫秒量级的高能伽玛射线辐射脉冲和目前国际上研究的比较热门的中高层放电现象，如“红色精灵”“巨型喷流”和“蓝色射流”等。 在中科院和基金委多个科研项目和研究机构的支持下，中科院大气所研究团队建立了初步的闪电临近空间效应研究平台，他们在全国设立观测点，架设多个低频磁场记录系统和低光度光学观测设备，这些设备能够有效的记录地源伽玛辐射脉冲相关的低频闪电磁场信号，并已在华北和东北地区记录到近百例“红色精灵”事件和同步的低频磁场数据。
功夫不负有心人，他们已经实现对“红色精灵”母体闪电的精准定位。同时，利用磁场测量独特的定向功能，团队还发展了基于单站磁场测量的云内放电过程的三维定位技术，可以实现在超视距（800 到 1000 公里）范围内对雷暴对流活动探测和追踪。
闪电临近空间效应研究平台为雷电灾害的预警提供了更有效的科学数据，在国内引起极大的反响。目前团队研究的闪电效应研究平台面向国内所有感兴趣研究闪电临近空间电磁效应的课题组所开放，并能够根据其他课题组研究内容的具体需要在平台的框架上设计方案，获得合作者需要的科学观测数据，并提供有关数据处理的技术支持。
合作促使研究形成更多的思路，从而有助于获得新的研究发现。比如，他们与马来西亚技术大学的 Mohd Riduan 教授开展合作，在闪电活动频繁的马六甲地区架设了低频磁场天线和低光度光学观测系统，研究赤道附近地区雷暴的临近空间电磁效应。也正是通过这次合作，让他们在 2017 年的夏季观测实验中，获得了目前国际上最近距离处的有关地源伽玛射线脉冲母体闪电的低频磁场信号。
在自然灾害面前，所有的研究团队都有一个共同的目标。虽然无法左右灾害的降临，但却可以用科学的方法提高预测水平，因而，在灾害研究领域，合作共享是国际发展趋势。
探索雷电对中高层大气的影响
在中高层大气层中，空气较为稀薄，强度较大的闪电放电产生的电磁场可以导致中高层大气中的介质击穿，产生“红色精灵”“巨型喷流”和“蓝色射流”等瞬态发光现象。
外界认为很神奇，但在闪电研究人员看来，尽管雷电发生高度和能量强度都不一样，但都是闪电放电产生的光电现象。 “蓝色射流”是雷暴云顶发生的，到达的高度较低，多出现在离地面约30—40公里左右的空中。“巨型喷流”是雷暴云内的闪电通道从雷暴云顶部逃逸并一直发展到达接近90公里高度的一种极为罕见的放电现象，其持续时间最长可以达到几百毫秒，有可能对局地的大气电路平衡产生显著的影响。
而“红色精灵”则出现在离地面约50 到90 公里左右的高度范围内，宽度一般约在5
—10公里，但多个单体出现时也会达到数十公里。它的上半部是红色的，底部则渐渐转变为蓝色，是研究人员研究的相对较多的一种中高层放电现象，其形态同“巨型喷流”比较类似，但持续的时间较短，通常只有几毫秒。其难以捕捉的特性让其有了“红色精灵”之称。通过研究同上述现象相关闪电的发展特征，能够在一定程度上预测这些现象的发生，有效提高对雷暴上空空间环境安全性的临近预报水平。
广东从化人工引雷实验基地的一次人工触发闪电(此照片由中国气象科学研究院提供)
雷电发展传输的相关研究
在国家重点基础研究发展计划课题“雷电发展传输的物理过程及成灾机理研究”工作中，陆高鹏博士的团队将闪电过程遥感测量所使用的低频磁场测量技术应用于山东沾化雷电观测基地的人工引雷实验，同实验基地已有的多种雷电观测技术开展综合测量。利用低频磁场传感器的高灵敏度，实现了对人工引雷过程中初始阶段弱放电过程的探测，并于 2013 年首次记录到上行正先导进入持续发展阶段时所产生的爆发式磁场脉冲。通过多次研究，组织了更为系统的观测，目前团队已证实爆发式磁场脉冲是人工引雷初始发展阶段的普遍现象，并通过进一步的分析识别出该磁场脉冲的辐射源。
他们利用低频磁场传感器独特的频率响应曲线， 发展了非接触式的通道底部连续电流遥感测量新方法。该方法为实现高建筑物引发闪电电流波形的遥感测量提供了一种新的途径，并有可能应用于测量自然闪电回击中连续电流的时变波形。目前，基于低频磁场传感器发展的一系列测量技术已经应用到广东从化的人工引雷基地和广州高建筑物群引发闪电的相关观测实验中。
从全球范围来说，每年有4000多人惨遭雷击，闪电的受害者有2/3以上是在户外受到袭击，死者又以在树下避雷雨的最多。利用各种探测技术监测闪电的发生并预测其发展趋势，有利于提升闪电灾害的预警能力，降低雷电灾害的破坏力和损失。
