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北极地区出现多次闪电袭击,或与全球变暖有关
查字典地理网 来源|2019-08-16 发表|教学分类:地理科普

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当地时间 8月10日周六晚,科学家在北极650公里范围内记录了多次闪电。这是迄今为止科学家在如此靠北地区见过的最多次闪电袭击。

闪电每时每刻都在发生,但世界上有些地方的闪电要相对少得多,比如北极附近。闪电产生需要不稳定的大气,当寒冷干燥的气流在温暖潮湿的空气上方时,大气就会变得不稳定。在高纬度地区,更热、更潮湿的空气通常不会出现。

因此,当上周末科学家在北极560公里内探测到几十次雷击时,无不感到意外。这次发现极不寻常,以至于美国国家气象局位于费尔班克斯的办公室在推特上公布了这一信息。他们的公告称,这是“阿拉斯加气象预报员记忆中最靠北的雷击之一”。

尽管许多因素综合起来才能产生这场光影盛宴,但这个气象之谜很可能与气候变化脱不了干系。很有可能是北极异常温暖,海冰极度缺乏,甚至可能是北极圈内史无前例的森林大火产生的烟雾,共同导致世界之巅意外出现大量闪电。

“对于遥远的北方来说,今年是不平常的一年,也是一个不平常的夏天,”加州大学洛杉矶分校的气候科学家Daniel Swain说。

北极发生了的事情越发异常,而这次闪电又为其再添一笔。

异常闪电

科学家利用维萨拉公司的GLD360网络探测到这些闪电,该网络使用了遍布全球的GPS同步无线电接收器,可接收闪电释放出的强大无线电波暴。单个传感器可以探测到距离其源头9600公里的无线电波暴,这使得GLD360网络能在地球上任何地方发现闪电,其中包括最遥远的北极地区。

维萨拉公司的研究科学家、GLD360系统的发明者Ryan Said解释称,之前曾有科学家报道在北极560公里内发现过闪电。2012年至2017年期间,每年夏天科学家在这一范围内发现闪电的次数不超过一天,有时甚至没有发现闪电。在这些年里,该地区一天中发现闪电数量最多的记录是6次。

上周末的雷暴极不寻常,科学家在很短时间内探测到大量的闪电。在北极560公里范围内探测到48次闪电,在北极1100公里范围内探测到超过1000次闪电。

整个北极圈内出现闪电并不罕见,阿拉斯加北部和西伯利亚的部分地区几乎每年夏天都会出现闪电。不过,Swain称,北冰洋海岸及更北部地区不会出现很强的上升气流,也没有足够的不稳定大气产生闪电云。

闪电更偏好高空云团,因为高空云团可使带电的水和冰粒子有空间分离,但在北极附近,这一分离过程会出现问题。在北极,对流层顶(大气中活跃天气层上方的稳定层)高度大约只有赤道附近的一半。这意味着云团将很难达到产生这种至关重要的电荷分离所需要的高度,Swain说。

Said说,考虑到这一点,科学家起初对此次闪电探测持怀疑态度。如此多的闪电真的不应该出现在这么远的北方。

闪电产生原因

国际北极研究中心的阿拉斯加气候专家Rick Thoman对闪电的形成原因进行了推测。一股从西伯利亚向北移动的湿热空气被抬升到更高的高度,高于大气中最低层的水和冰冷空气。于是,大气中出现了较大的温度垂直梯度,使空气温度随着海拔高度上升迅速下降。

较大的温度梯度,再加上气团的高湿度,帮助形成了可产生闪电的翻滚云团。显然,这种情况并不经常发生,因此今年有什么不同呢?

Swain说,从历史上看,即使是在夏天期间,北极水域也会结冰。不过,现在情况越来越不一样了,今年夏天,北冰洋的部分海域根本没有海冰。

“今年,整个北极异常温暖,缺少海冰,”他说,这些异常的先决条件可能在一定程度上为闪电的产生打好了基础。

现在,北冰洋沿岸的水域异常温暖,因为它们已经被夏季阳光暴晒了几个月,没有任何可反射阳光的海冰对其遮挡。随着北极的普遍变暖,这一机制增加了该地区空气的温度和湿度。

在过去,这样一股温暖潮湿的气流从西伯利亚向北移动时会遇到冰,很快就会冷却下来,或许还会逐渐消失。如今,温度更高的无冰海洋可能会导致上述气流更靠近北极地区。

与此同时,肆虐西伯利亚的大火可能给温暖的气团注入了一股烟雾。Swain说,这些粒子有助于云的形成,因此有可能它们在产生闪电云的过程中也发挥了作用。

此外,不断变暖的极地环境将会扩大对流层,Thoman说。这可能为那些富含冰和水滴的高空闪电云提供了更多的空间。

令人震惊的未来

科学家在如此高纬度地区对闪电进行远程观测只能追溯到几十年前,但闪电在北极附近出现的情况似乎“极其罕见”,Swain说。需要进行更多的研究来确定闪电产生的触发机制,但闪电的产生与“今年夏天北极的异常状态存在一些间接的联系,后者本身就与气候变化有关,”他说。

尽管近极地闪电仍然相对罕见,但随着全球继续升温,这类闪电应该会变得更加常见。

与此同时,我们的遥感和闪电探测能力也在不断提升。乔治亚大学的大气科学家Marshall Shepherd说,这意味着未来我们可能会遇到更多“令人震惊”的时刻。

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