空间天气过程（如太阳活动引发的日冕物质抛射及高能粒子事件）可能引发地球磁场扰动，改变到达地球的高能粒子与辐射通量，从而对宇航员安全、卫星通信、电力系统稳定性造成潜在影响。在极端条件下，这类事件还可能造成剧烈的大气环境变化，对生态系统稳定性产生扰动。

    宇宙射线成因核素（简称宇生核素）是由宇宙射线与地球大气相互作用产生的一类稀有同位素，可作为记录空间天气的天然替代指标。冰芯和年轮等古气候载体中的碳-14和铍-10等宇生核素，已被广泛用于重建过去数万年的太阳活动异常（如太阳高能粒子事件）以及地球磁场变化等过程。然而，由于宇生核素在大气中的生成与转化机制，以及其跨圈层传输与沉积保存过程极为复杂，现有模型仍难以实现精准刻画，从而在一定程度上限制了相关古环境重建的可靠性与精度。2022年，中国科学院广州地球化学研究所林莽研究员团队发现，近地面大气中宇生核素硫-35的长期变化与太阳活动的11年周期一致，由于硫-35具有较短的半衰期（约87天），与碳-14和铍-10等长半衰期宇生核素相比，对大气物理和化学等短时间尺度过程更为敏感，因此可为宇生核素相关模型的验证提供新的重要制约（Lin et al., PNAS 2022）。然而，要实现对硫-35等宇生核素响应空间天气的合理预测，仍需深入认识其在短时间尺度剧烈太阳活动影响下的变化特点。

    2024年正值第25太阳活动周期的太阳极大期，在5月之前已发生多次较为强烈的太阳活动事件。太阳活动的持续增强及频繁爆发可能触发超级地磁暴，并在短时间内有可能产生大量可被观测的宇生核素信号，这为研究硫-35等宇生核素对空间天气过程的响应机制提供了重要的典型案例和天然实验条件。在此背景下，中国科学院广州地球化学研究所硕士生邹欣玲自2024年4月底起在广州开展了日分辨率的近地面大气采样工作，使用林莽研究员团队前期建立的高灵敏度硫-35分析方法，首次实现了大气样品中硫-35的日分辨率测定，为揭示硫-35对可能发生的短时间尺度强烈太阳活动的响应提供关键数据支撑。

    2024年5月9日至15日，太阳频繁爆发X级大耀斑，并伴随多次日冕物质抛射，高能粒子迅速抵达地球，引发了2003年以来最强烈的地磁暴事件。期间，包括我国在内的部分中纬度地区亦观测到极光现象（图1）。这一极端空间天气过程使此前启动的日分辨率硫-35采样与分析工作恰逢其时。结果显示，在太阳风暴发生及其后阶段，硫-35浓度出现显著异常升高（图2）。进一步分析表明，该异常变化难以由高层大气向下传输等常规过程解释。结合空间天气背景及其他宇生核素研究，研究团队认为强烈太阳活动导致的高能粒子通量异常增强可能通过改变硫-35的产率，从而在近地面形成可观测信号。

    研究团队建议，未来应进一步完善硫-35产率模型，定量约束高能粒子通量变化与硫-35异常增强之间的关系，从而建立宇生核素响应极端太阳活动的定量框架。这些研究有助于加强对冰芯、年轮等古气候载体中宇生核素记录的解读，加深对历史极端太阳活动及高能粒子事件的认识，提升对其未来强度与发生频率的预测能力，进而更有效评估其对航天器运行、无线电通信以及人类与生态系统的潜在影响。

    本研究得到国家自然科学基金杰青项目（42325301）和重大项目（42494852）的资助，成果于2026年3月发表于国际地学综合期刊 Geophysical Research Letters ，中国科学院广州地球化学研究所硕士生邹欣玲为第一作者，其导师林莽研究员为通讯作者。

文章信息：Zou, X. (邹欣玲), Su, L. (苏琳), Zhang, Z. (张智胜), Lin, X. (林晓敏), & 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

图1. 2024年5月12日，北京八达岭长城（上图）和新疆阿勒泰地区（下图）的极光景象（照片来源：视觉中国）

图2. 2024年5月近地面硫-35浓度及其他相关参数时间序列： (a) 日均硫35-浓度、比活度、降雨； (b)一氧化碳、 WRF模拟的平流层示踪物；(c) 臭氧浓度、相对湿度； (d) 质子通量‘ (e) X射线通量；(f) 地磁Ap指数和中子计数（引自：Zou et al, GRL 2026）