大气科学家、太空科学家刘正彦

中国天气网讯 可曾想过，当大地震来临时距离地表300公里以外的太空同样发生了剧烈的震动？在日前举行的第三届全球华人空间天气科学大会上，台湾学者刘正彦所作的“地震的电离层天气效应”报告证实了地球与太空的“同震效应”，这一研究成果将有助于指导震后救灾和海啸预警。

刘正彦是来自台湾的大气科学家、太空科学家，现任教于台湾国立中央大学。以电离层物理和太空物理为主要研究方向，电离层变化和地震的关系是其最为重要的研究。

电离层是从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射等效应。

利用电离层的特殊传导效应，刘正彦的研究团队借助GPS讯号系统，监测到1999年台湾“九·二一”大地震发生时，太空中的电离层出现了异常波动，即当大地震发生时，太空电离层同样出现了剧烈的震动，刘正彦将这种现象称为“同震效应”。

为了解释“同震效应”，刘正彦做了一个形象的比喻：“由于大气密度随高度升高逐渐递减，低层大气和太空的关系就像一条头粗尾细的皮鞭，手握皮鞭较粗的一端，即使只是轻轻挥动，鞭子的另一端也会出现大幅度的摆动。”

刘正彦接受中国天气网记者采访

刘正彦告诉记者，当大地震发生时，地表巨大的震动会拍动大气，由于大气密度随高度递减，因此，地表的波动抵达太空后，会放大一万倍左右，因此可以监测到电离层的剧烈变化。

不仅如此，刘正彦还发现电离层震动最为剧烈的地方通常就是地表地震最为强烈的地方。通过对太空电离层震动情况的监测，将有助于快速锁定地震重灾区，用于指导震后救灾。

随着研究的深入，在2004年苏门答腊大地震引发海啸发生后，刘正彦的研究团队根据GPS地面站监测数据，发现海啸来临时，电离层出现了异常剧烈扰动的现象，“太空海啸”同时发生了。通过计算，他发现海啸波动传到电离层，时速约2700公里，而透过海水传到陆地上，时速大约800公里，利用这3倍多的速度差，至少可以提前20分钟对岸边的民众发出海啸预警，以便快速转移到安全位置。

由于GPS地面监测布控点的增多，刘正彦得到了更多的支撑数据。在2011年日本大地震引发海啸时，他的研究团队根据1000余个GPS传输数据首次锁定了海啸发生的源头，这将为海啸预警争取更多的时间。而根据他们最新的研究进展，已经证实电离层扰动的幅度大小与海啸发生时的浪高成正比，“这意味着，监测太空电离层的天气状况，不仅可以预警海啸发生的时间，还可以告诉你海浪的高度。”刘正彦表示。（文/潘煜 图/弓盈）