之前我们以问答的形式介绍了大气电场科普｜带你认识大气电场，点击蓝字回顾。大气电场探测技术的发展历程，不仅见证了人类对于天空之谜的不断探索和认知，更为我们揭示了一系列前所未知的自然规律和现象。从过去到现在，我们已经积累了大量的研究成果，而未来又将会有哪些新的突破和发现呢？让我们一起来探讨大气电场探测的过去、现在和未来吧！
过去
大气电学的研究已经有二百多年的历史了，随着科技的不断发展，20世纪60年代以来，从雷暴和闪电引起大气电场变化的机理，到把大气电场用于反演和监测，大气电场探测技术也在不断地向前推进。
大气分层概念图
大气电场存在于地球表面与高空电离层之间，约是地面到50km高空的距离范围内。在寻常的日子，平坦的旷野或海洋上，当从地面垂直上升时，电势将每米增加100V。而电场是一个矢量场，表示在空间中的每个点处受到电场作用的电荷所受到的力，可以将空间电场分为空间大气电场和空间地面电场。
最早的大气电场探测方法是电势差法，它利用电场作用在金属电极上的电荷间产生电势差，并通过电压计等设备进行测量。电势计仪器的测量精度较低，但为后来的大气电场探测技术的发展奠定了基础。
电场线与等势面分布关系
探空仪法是空间大气电场探测的主流方法之一。该方法通过在探空仪上安装电场传感器，实现对大气电场的连续测量。探空仪可以通过气球或飞机等载体被悬挂或搭载到大气层中，在运动中实现大气电场的空间分布测量。
探空仪
雷达散射仪利用雷达波在大气中的传播特性，通过将雷达波束发射到大气中，利用电离层中自由电子的存在，使得雷达波束在离散点上发生散射，并测量雷达回波信号的时间和功率等参数，从而反推出大气电场的分布。
雷达散射截面积
对于空间地面电场的测量仪器主要是为大气电场仪，大气电场仪根据导体在电场中产生感应电荷的原理,能够长时间连续测量大气电场的强度和极性,完整记录地面电场的变化情况。
中科飞龙产品—MEMS大气电场仪
现在
至今我们知道降水、云雾、大风、雷电、地震等现象都会引起大气电场的变化，因此在实际大气电场研究中，常需将大气电场与其他参数进行对比研究。可以应用于自然灾害预警和监测，在雷电预警方面，雷暴的来临进行提前预报，在雷电来临之前，采用适当的措施来保护人身安全、财产安全、有效降低风险。
我国至2022年已经建设2421个国家级气象观测站，几乎都有设立大气电场探测点位。由国务院科教领导小组确立建设的子午工程，其中包含黑龙江漠河站、武汉九峰站、长春农安站、成都郫县站、广东肇庆站5个台站，对大气电场进行数据采集并对其进行处理、存储、管理，提供数据分发、共享等数据服务，若是感兴趣可以进入
网址:https://data.meridianproject.ac.cn/data-directory/
查询了解台站从2010年起记录储存的大气电场探测数据。
子午工程大气电场仪所在各台站的地理位置
子午工程数据中心网页中大气电场仪数据目录
虽然目前已经取得的进展为我们更深入地认识和理解大气电场的特性和变化规律提供了坚实的基础。不过由于受多种因素的影响,如气象条件、环境污染和人类活动等,难以对大气电场的变化规律进行全面分析，以下例举了一些大气电场的研究存在的挑战。
01
目前多数大气电场观测仪器是单站观测，探测距离较小，只能对某一区域阶段的雷暴云进行探测，对雷暴云整体情况无能为力。
02
大气环境中存在着各种电磁辐射、地磁场和热噪声等干扰源，对大气电场探测数据造成影响。
03
目前的大气电场探测仪器对环境和信号的干扰具有一定的敏感性，导致测量结果存在一定的误差。
04
数据的处理和分析需要采用一些高级的数学和物理方法，如逆问题求解、时频分析等，这些方法的准确性需要一定时间进行验证。
在技术的发展过程中，标准的制定是基石也是保障，中科飞龙团队经过多年来的技术累积，已经协同制定了MEMS电场传感器通用技术条件的国家标准，国军标准和5项企业标准，目前正在提出MEMS电场传感器IEC国际标准提案论证报告。大气电场探测技术在不断发展和创新，未来还将面临更多的挑战和机遇，中科飞龙团队将通过不断完善和发展电场探测技术和软件研发以及数据应用方面的技术。
《MEMS电场传感器通用技术条件》
（GB/T 35086—2018）
《电场传感器通用规范》
（GJB）
《MEMS谐振电场敏感器件动态特性测试方法》
（IEC或ISO/IEC JTC1）
《电场传感器专用标定设备校准方法》
（Q/KDZ 0001—2012）
《KDC-W01型探空电场传感器组件详细规范》
（Q/KDZ30065—2012）
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未来
伴随微电子器件和信息技术的广泛应用，大气环境和气候变化的日益严峻，气象灾害对人类生活的影响愈加严重。而对于大气电场探测还有许多未知的可能性正在等待被挖掘，未来，大气电场探测的发展方向主要集中在以下几个方面。
01
设备组网：电场仪联网可以增强大气电场仪的功能和扩大电场的监测范围，提高雷电的预警能力。能够更加综合了解雷暴云发展过程、电荷分布等许多方面。
02
多参数联合探测：将多个参数的测量数据进行联合分析，更加全面地研究大气电学现象。未来可能会开发更多的多参数探测仪器，如同时测量大气电场和大气化学成分等的仪器。
03
高时空分辨率：随着科技的发展，大气电场探测仪器的时空分辨率不断提高。未来可能会开发更高分辨率的探测仪器，以实现对大气电场变化的更加精细的观测和分析。
04
自动化监测：未来可能会开发更稳定的自动化探测系统，以实现对大气电场的实时监测和连续记录，从而提高大电场研究的效率和精度。
05
数据处理与分析：随着数据采集技术的不断发展，大量的大气电场数据被采集和记录。未来需要更多的数据处理和分析方法，以实现对这些数据的高效利用和深入研究。
06
多学科交叉研究：未来的大气电学研究需要更多的多学科交叉研究，如与气象学、大气化学、物理学等学科的交叉研究，以实现对大气大气电场更深入的理解和探索。
大气，是地球拥有的最宝贵的礼物，地球的湛蓝色泽不是得自海洋，而是染自天空。而对大气电场探测的不仅具有广泛的现实意义，更能够拓宽人类的视野和认知边界，提高人类的自我认知，推动整个人类社会向更加进步和发展的方向前进。
