지표면에서 지상 20 km 높이에서 생긴 핵폭발로 발생한 핵 전자파 펄스.
핵폭발이 지표면 근처(고도 2 km까지)에서 발생하면 지표면 핵 전자파 펄스(surface burst EMP)라 부르고 그 이상의 고도에서 발생하면 대기권 핵 전자파 펄스(air burst EMP)라고 부른다.

지표면 핵 전자파 펄스(surface burst EMP)는 핵폭발로 방출되는 즉발 감마선(prompt γ-ray)과 지구 대기권 내의 원자가 충돌하여 자유 전자가 핵폭발 중심으로부터 바깥쪽으로 이동한다. 대기와 지구 사이에 있는 대기권의 비대칭성에 의한 이러한 전자의 흐름은 수직 방향으로 강한 전기장을 생성한다. 또한 비교적 우수한 도체(導體)인 대지는 전자가 핵폭발 지점으로 복귀하는 경로를 제공한다. 이로써 나타나는 전류의 흐름은 핵폭발 지역에 강한 자기장을 생성한다. 흔히 지표면으로부터 3~5 km까지의 영역을 ‘발생 영역(source region)’이라고 부르고, 그 이상 10 km 정도까지의 영역을 ‘복사 영역(radiated region)’이라고 부른다. 발생 영역 핵 전자파 펄스의 특징은 핵무기 수율과 핵폭발 고도에 따라 달라지지만, 대개 수 ㎱ 정도의 짧은 시간 내에 약 100 kV/m와 4 kA/m 이상의 첨두치 전자기장의 세기에 이르는 것으로 알려져 있다. 특히 발생 영역 내의 전자 및 통신 장비는 EMP가 주는 영향뿐만 아니라 충격파, 열 및 방사선 영향으로 크게 손상되고 파괴될 수 있다. 복사 영역의 장비는 EMP에 의해 더 많이 영향을 받고, 충격파 및 방사선에 의한 영향은 크지 않다. 통신 사업자는 복사 영역에 존재하는 수직 방향의 전기장이 수직 편파 통신용 안테나에 더 큰 영향을 미친다는 것을 인지해야 한다.

대기권 핵 전자파 펄스(air Burst EMP)는 발생 영역에서 지표면 핵 전자파 펄스와 유사한 특징이 있다. 핵폭발로 만들어지는 즉발 감마선과 공기 중 원자의 충돌로 양이온과 전자의 분리는 전기장을 만든다. 지표면 핵 전자파 펄스 EMP와 달리 전자가 대지를 따라 이동하는 복귀 경로가 없으므로 자기장이 생성되지 않는다. 복사 영역에서는 수증기 밀도에 따른 대기권 밀도의 비대칭성으로 수직 방향의 복사 전기장이 만들어진다. 첨두치 전기장의 세기는 핵폭발 중심으로부터 약 5 km의 거리에서 상승시간 1~5 ㎲ 정도 내에서 300 V/m 정도의 첨두치 전기장 세기에 이르는 것으로 알려져 있다. 발생 영역 내에 있는 전자 및 통신 장비 즉, 일반적으로 항공기 시스템은 충격파, 열 및 방사선뿐만 아니라 강한 EMP를 받게 된다. 복사 영역에 있는 장비는 핵폭발의 중심으로부터 거리가 멀어지면서 EMP에 의한 영향이 줄어든다. 지표면 핵 전자파 펄스와 마찬가지로 안테나 타워와 같은 수직 구조물은 수직 방향의 전기장에 의해 더 큰 영향을 받기 쉽다.
지표면과 대기권 외에도 지하(또는 수중) 핵폭발로 발생한 지표면 아래 핵 전자파 펄스(subsurface Burst EMP)도 있지만, 핵폭발 시 발생하는 감마선이 주위 매질의 밀도 때문에 멀리 전파되지 못하고 콤프턴 전자가 에너지를 매우 빠르게 분산시킨다. 따라서 충격파 및 열 복사선은 핵폭발 지점에 인접한 전자 장비에 손상을 주지만 EMP에 의한 영향은 그리 크지 않다.

* 관련 표준
- IEC 61000-2-9 Ed.1.0 (1996): Electromagnetic compatibility(EMC) - Part 2: Environment - Section 9: Description of HEMP environment - Radiated disturbance.