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观测到北极附近发生48次闪电雷击 这可不正常

2019/8/20 18:39:00 移动版

这片距离北极不到556公里的区域在8月10日星期六傍晚记录到许多闪电雷击的发生。 这是首次在这么北的地区见到这么多闪电雷击。 PHOTOGRAPH COURTE

这片距离北极不到556公里的区域在8月10日星期六傍晚记录到许多闪电雷击的发生。 这是首次在这么北的地区见到这么多闪电雷击。 PHOTOGRAPH COURTESY NATIONAL WEATHER SERVICE, FAIRBANKS

据美国国家地理(撰文:ROBIN GEORGE ANDREWS 编译:蔡雅铃):一个整体来说较温暖的北极,提供了雷雨云北移所需要的能量。

闪电总是在发生,但世界上有些地区的发生率却少上很多,其中包括北极附近。 闪电的产生所需的大气不稳定度通常会在干冷空气踞坐在湿暖空气上时发展出来。 但在极高纬度地区,那种较热、较湿的空气通常不会出现。

这就是为什么当有闪电于8月10日在在距离北极不到556公里的地方被侦测到时,科学家们会大吃一惊的原因。 这个现象不寻常到连美国国家气象局(National Weather Service)的阿拉斯加费尔班克(Fairbanks)办公处也在推特上强调这件事。 他们有一则公告甚至说这是「就阿拉斯加预报人员记忆所及发生在最北的雷击事件之一。 」

虽然上演这出闪电秀需要很多因素的配合,但是在这个气象谜团的背后,气候变迁的阴魂始终徘徊不去。 很可能是异常温暖的北极地区,大量减少的海冰,或许还要算上北极圈内史无前例的野火所产生的烟雾,再加上其他各种因素,共同造成了这次闪电意外地出现在这么靠近世界最北的地方。

「今年是极北地区非常特别的一年以及非常特别的夏季,」加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的气候学家丹尼尔?史温(Daniel Swain)说。

北极地区这里很多怪异的事情正在发生,而在那增长中的怪事列表上,古怪的闪电也算上一笔。

天打雷劈

这些闪电是由维萨拉全球闪电数据库(Vaisala GLD360)网络侦测到的,这个网络使用散布于全球的GPS同步无线接收器来找出闪电放电时所释放的强力无线电波暴(radio bursts)。 个别的传感器能在距闪电源头近1万公里处侦测到这种无线电波暴,所以这个网络能看到地球上任何地方的闪电,包括偏远的北极。

莱恩. 萨德(Ryan Said)是维萨拉的研究科学家和GLD360系统的发明人,他解释说以前在北极周围556公里内确实有闪电发生的纪录。 从2012到2017年间,这个区域每年夏天看到闪电的日数不超过一天,有时候甚至完全没有。 在这几年内,这个地区的单日放电次数最高记录是六次。

而这个周末的风暴之所以特别就是在短时间内侦测到大量的闪电放电。 从北极向外556公里内个别的放电事件就有48次,在1111公里范围内更是超过1000次。

闪电在北极圈(Arctic Circle)内一般来说不是那么罕见,而且阿拉斯加北部和西伯利亚的部分地区几乎是每个夏天都看得到一些闪电。 不过,史温说,一旦从北极海沿岸往北,就很少出现强烈上升气流和足够的大气不稳定度来产生制造闪电的云。

闪电较「青睐」那种能让带电水粒子或冰粒子有足够分离空间的高耸云朵,但这种云在北极并不容易出现。 这里的对流层顶(tropopause)──盖在大气天气活跃层上的一层稳定空气层──的高度大约只有赤地道区的一半,这表示云很难发展到能产生关键的电荷分离所需要的高度,史温说。

有鉴于此,科学家对这次的闪电侦测起初持怀疑态度是可以理解的,史温说。 在那么北的地方确实不该发生这么多闪电。

加热制造出风暴

瑞克. 托曼(Rick Thoman)是国际北极研究中心(International Arctic Research Center)的阿拉斯加气候专家,他对这次闪电是如何产生有所推断。 一团湿热的空气从西伯利亚向北移动时被举升到海水和大气底下数个冰冷空气层的上方。 这使得大气形成了非常强的降温率,空气温度随着高度上升而急遽下降。

这么强的温度梯度再加上气团内很高的水气含量,促使如巨涛般能产生闪电的云生成。 这种事很显然并不常发生,那么今年有何特别之处?

在历史上北极地区的海水即使在夏季也是冻结成冰的,史温说。 不过这种情况愈来愈难维持,而今年夏天,海盆有些地区根本就没有冰。

「今年是整个北极地区异常温暖且缺少海冰的一年,」他说,而这些事先具备的条件很可能在某种程度上为闪电降临架好了舞台。

北极海沿岸周围的海水目前是异常的温暖,因为它们没有能反射日光的海冰保护,而在夏季日光下曝晒了好几个月。 这个机制和整体较为温暖的北极共同提高了这个地区大气的温度和湿度。

在过去这种暖湿空气烟流从西伯利亚向北移动时会遇上海冰,然后很快就会冷却或渐渐消失。 现在这种较暖又没有冰的海洋就可能让暖烟流北上到更靠近北极的地方。

而同时在整个西伯利亚肆虐的强烈野火也可能为暖湿气团注入烟尘。 这些颗粒能帮助云的生成,所以很可能,史温说,它们也对能产生闪电的云的生成有所帮助。

此外,一个温暖的极区环境会让容纳天气变化的对流层扩张,托曼说。 这可能会让那些高耸、含有水滴与冰、以及能产生闪电的云有空间发展。

惊雷的未来

虽然在这么高纬度的地区遥测闪电不过才进行几十年,但是它们出现在北极似乎是「极端罕见」,史温说。 虽然还需要做更多研究来确认触发闪电的机制,但是它和「北极今夏的特殊状况有某种间接的链接,而这状况本身则和气候变迁有关,」他说。

虽然靠近北极的闪电相对来讲还是会保持难得一见,不过只要地球继续暖化就会变得愈来愈常见。

与此同时,我们遥测和侦测闪电的能力也在进步。 这点,乔治亚大学(University of Georgia)的大气科学家马绍尔. 薛波德(Marshall Shepherd)说,表示未来我们遇上这种「惊雷」的时刻可能会变多。