Space observations of Transient Luminous Events and associated emissions in the upper atmosphere above thunderstorm areas

Sprites, jets and elves called Transient Luminous Events (TLE), observed in the middle and upper atmosphere above thunderstorms, are the manifestation of intense energy exchanges between the troposphere, stratosphere and mesosphere. Different types of luminous emissions have been identified by ground-based observations, showing the complexity of these phenomena. Space missions showed that transient emissions in the Earth atmosphere are very broad including Radio Frequency (RF), IR to FUV radiations and X-gamma ray emissions called Terrestrial Gamma Flashes (TGF) with energies reaching 30 Mev. However, there are no global observations of these events together. This paper reviews space observations performed up to now and emphasizes the challenges of the future space missions in global measurements of all possible emissions together for the understanding of the physical mechanisms at the origin of these phenomena and their effects on the Earth environment.

RésuméLes sylphes, jets et elfes appelés Transient Luminous Events (TLE), observés dans l’atmosphère supérieure au-dessus des orages atmosphériques, sont la manifestation d’intenses échanges d’énergie entre la troposphère, la stratosphère et la mésosphère. Les observations au sol ont mis en évidence de nombreux types d’émissions lumineuses démontrant la complexité de ces phénomènes. Les missions spatiales ont montré que les émissions transitoires dans l’atmosphère de la terre couvrent un spectre important incluant les fréquences radio (RF), l’infrarouge, l’ultraviolet lointain ainsi que les Flashs Gamma Terrestres (TGF) dont l’énergie atteint 30 MeV. Cependant, il n’y a pas d’observation globale de l’ensemble de ces phénomènes simultanément. Cet article passe en revue les observations spatiales effectuées jusqu’à présent et met l’accent sur les défis des futures missions spatiales qui consistent à mesurer, à une échelle globale, l’ensemble des émissions possibles nécessaires pour la compréhension des mécanismes physiques à l’origine de ces phénomènes et de leur effet sur l’environnement.