新聞動態(tài)鄒欣玲、林莽等-GRL：2024年5月地磁暴期間近地面大氣宇生核素硫-35的異常增強
????空間天氣過程（如太陽活動引發(fā)的日冕物質(zhì)拋射及高能粒子事件）可能引發(fā)地球磁場擾動，改變到達地球的高能粒子與輻射通量，從而對宇航員安全、衛(wèi)星通信、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成潛在影響。在極端條件下，這類事件還可能造成劇烈的大氣環(huán)境變化，對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生擾動。
????宇宙射線成因核素（簡稱宇生核素）是由宇宙射線與地球大氣相互作用產(chǎn)生的一類稀有同位素，可作為記錄空間天氣的天然替代指標。冰芯和年輪等古氣候載體中的碳-14和鈹-10等宇生核素，已被廣泛用于重建過去數(shù)萬年的太陽活動異常（如太陽高能粒子事件）以及地球磁場變化等過程。然而，由于宇生核素在大氣中的生成與轉(zhuǎn)化機制，以及其跨圈層傳輸與沉積保存過程極為復雜，現(xiàn)有模型仍難以實現(xiàn)精準刻畫，從而在一定程度上限制了相關(guān)古環(huán)境重建的可靠性與精度。2022年，中國科學院廣州地球化學研究所林莽研究員團隊發(fā)現(xiàn)，近地面大氣中宇生核素硫-35的長期變化與太陽活動的11年周期一致，由于硫-35具有較短的半衰期（約87天），與碳-14和鈹-10等長半衰期宇生核素相比，對大氣物理和化學等短時間尺度過程更為敏感，因此可為宇生核素相關(guān)模型的驗證提供新的重要制約（Lin?et al., PNAS 2022）。然而，要實現(xiàn)對硫-35等宇生核素響應(yīng)空間天氣的合理預(yù)測，仍需深入認識其在短時間尺度劇烈太陽活動影響下的變化特點。
????2024年正值第25太陽活動周期的太陽極大期，在5月之前已發(fā)生多次較為強烈的太陽活動事件。太陽活動的持續(xù)增強及頻繁爆發(fā)可能觸發(fā)超級地磁暴，并在短時間內(nèi)有可能產(chǎn)生大量可被觀測的宇生核素信號，這為研究硫-35等宇生核素對空間天氣過程的響應(yīng)機制提供了重要的典型案例和天然實驗條件。在此背景下，中國科學院廣州地球化學研究所碩士生鄒欣玲自2024年4月底起在廣州開展了日分辨率的近地面大氣采樣工作，使用林莽研究員團隊前期建立的高靈敏度硫-35分析方法，首次實現(xiàn)了大氣樣品中硫-35的日分辨率測定，為揭示硫-35對可能發(fā)生的短時間尺度強烈太陽活動的響應(yīng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
????2024年5月9日至15日，太陽頻繁爆發(fā)X級大耀斑，并伴隨多次日冕物質(zhì)拋射，高能粒子迅速抵達地球，引發(fā)了2003年以來最強烈的地磁暴事件。期間，包括我國在內(nèi)的部分中緯度地區(qū)亦觀測到極光現(xiàn)象（圖1）。這一極端空間天氣過程使此前啟動的日分辨率硫-35采樣與分析工作恰逢其時。結(jié)果顯示，在太陽風暴發(fā)生及其后階段，硫-35濃度出現(xiàn)顯著異常升高（圖2）。進一步分析表明，該異常變化難以由高層大氣向下傳輸?shù)瘸Ｒ?guī)過程解釋。結(jié)合空間天氣背景及其他宇生核素研究，研究團隊認為強烈太陽活動導致的高能粒子通量異常增強可能通過改變硫-35的產(chǎn)率，從而在近地面形成可觀測信號。
????研究團隊建議，未來應(yīng)進一步完善硫-35產(chǎn)率模型，定量約束高能粒子通量變化與硫-35異常增強之間的關(guān)系，從而建立宇生核素響應(yīng)極端太陽活動的定量框架。這些研究有助于加強對冰芯、年輪等古氣候載體中宇生核素記錄的解讀，加深對歷史極端太陽活動及高能粒子事件的認識，提升對其未來強度與發(fā)生頻率的預(yù)測能力，進而更有效評估其對航天器運行、無線電通信以及人類與生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響。
????本研究得到國家自然科學基金杰青項目（42325301）和重大項目（42494852）的資助，成果于2026年3月發(fā)表于國際地學綜合期刊?Geophysical Research Letters?，中國科學院廣州地球化學研究所碩士生鄒欣玲為第一作者，其導師林莽研究員為通訊作者。
文章信息：Zou, X. (鄒欣玲), Su, L. (蘇琳), Zhang, Z. (張智勝), Lin, X. (林曉敏), & Lin, M. (林莽) (2026). Surface air enrichment of cosmogenic 35S at a subtropical site during the May 2024 solar superstorm. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL120852. https://doi.org/10.1029/2025GL120852
圖1. 2024年5月12日，北京八達嶺長城（上圖）和新疆阿勒泰地區(qū)（下圖）的極光景象（照片來源：視覺中國）
圖2. 2024年5月近地面硫-35濃度及其他相關(guān)參數(shù)時間序列： (a) 日均硫35-濃度、比活度、降雨；?(b)一氧化碳、?WRF模擬的平流層示蹤物；(c) 臭氧濃度、相對濕度；?(d) 質(zhì)子通量‘?(e) X射線通量；(f) 地磁Ap指數(shù)和中子計數(shù)（引自：Zou?et al, GRL 2026）
