在毀滅性的龍捲風襲擊俄克拉荷馬州摩爾市的那天，羅伯特·馬歇爾緊盯著新聞，在CNN上觀看致命龍捲風的影像，同時也在他的電腦上監控它。
馬歇爾是 Earth Networks 公司的精力充沛的執行長，該公司擁有並運營著一個龐大的氣象感測器網路，他特別關注一件事：閃電。但他沒有看到。
馬歇爾說：“幾周前發生的這些龍捲風可能是歷史上被錄影最多的龍捲風。如果你只看影片，幾乎看不到閃電。”
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那是可見的閃電。事實上，正如馬歇爾解釋的那樣，實際上是有閃電的，而且很多，在導致摩爾龍捲風的風暴中。只是大部分沒有擊中地面，因此人類看不到。
Earth Network 的“全閃電網路”看到了。這是因為這個網路在美國各地大約有 600 個站點，它擁有可以跟蹤雲內閃電的儀器，雲內閃電是指發生在雲內並且永遠不會到達地面的閃光。
風暴可能會有大量的這種型別的閃電，研究人員一直在努力瞭解它的激增與龍捲風等極端天氣事件之間的關係。他們正在學習的知識有望提高天氣預報員更早、更準確地釋出極端天氣和龍捲風預警的能力。
美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 科羅拉多州博爾德地球系統研究實驗室主任亞歷山大·麥克唐納說：“很明顯，閃電資料對我們的模型和預報員都非常有幫助。”
氣象學家仍然不完全瞭解閃電與極端天氣之間的關係，但他們知道兩者之間存在很強的相關性。
強度增長的明顯跡象
隨著風暴的形成和更多的冰粒子在雲中碰撞，閃電的頻率會增加。這種增加通常與風暴未來強度的增長有關。
德克薩斯理工大學大氣科學助理教授埃裡克·布魯寧說，當風暴形成時，雲內閃電的閃光可能很少，但隨著它聚集能量和水分，這種情況可能會迅速改變。
布魯寧說：“當它真正利用深層的水分來源時，閃光率會大幅上升，這確實是風暴變得更加穩定的一個非常敏感的指標。”
閃電研究人員稱之為“跳躍”。在摩爾龍捲風中，馬歇爾在 Earth Networks 的閃電網路上即時觀看了它的發生。
馬歇爾說：“摩爾龍捲風……那個特殊的龍捲風從沒有閃電、真的沒有風暴到每分鐘 50 次閃光。” “這是一個非常經典的場景，即在龍捲風之前，閃電會顯著增加。”
5 月 20 日，當龍捲風襲擊摩爾市時，他的網路在下午 2:13 首次看到閃電激增至每分鐘約 33 次，此時會發出警告。
下午 2:35，雲內閃電達到每分鐘 50 次。龍捲風在下午 2:56 在俄克拉荷馬州紐卡斯爾著陸。
並非所有的跳躍都意味著風暴會增強或龍捲風會形成。美國宇航局科學家、阿拉巴馬大學亨茨維爾分校的博士生克里斯·舒爾茨正在努力找出跳躍與隨之而來的極端天氣之間的關係。
舒爾茨的博士研究重點是開發一種將閃電跳躍與極端天氣聯絡起來的演算法。
如果他能做到這一點——而且他的公式目前正在俄克拉荷馬州諾曼的 NOAA 危險天氣測試平臺上進行測試——他可以幫助預報員提高龍捲風預警的提前時間。
增加七分鐘的關鍵預警
舒爾茨指出：“目前龍捲風的平均提前時間約為 13 分鐘。”“使用閃電跳躍來預測極端天氣的平均提前時間約為 20.5 分鐘。”
額外七分半鐘的預警可以挽救生命。
Earth Networks 的馬歇爾也專注於改善預警和隨之而來的極端天氣之間的時間。1 月，他的團隊在美國氣象學會年會上介紹了使用其閃電網路釋出極端天氣預警的研究結果。
利用 2011 年颶風季的資料，團隊成員發現，從他們基於全閃電網路系統釋出的龍捲風預警的平均提前時間為 27 分鐘。
NOAA 的麥克唐納渴望與國家氣象局一起測試 Earth Network 的系統。他對該公司開發的一個程式感到興奮，該程式可以將它感測到的閃電脈衝轉化為極端天氣將要發生的預測，這與國家氣象局的預警系統類似。
麥克唐納希望在國家氣象局進行一項試驗，將該程式整合到一些天氣預報中心，儘管他正在等待專案資金。
他說：“他們有軟體可以確定正在發生多少閃電以及它的移動方向，然後他們實際上會預測未來幾個小時內受到威脅的區域。所以這就是我們想要測試的產品。”
潛在的救生員
一些氣象局辦公室已經有機會測試閃電資料作為極端天氣預測的資源。這是因為他們可以訪問當地的閃電監測網路。
其中一個網路位於阿拉巴馬州亨茨維爾。
亨茨維爾國家氣象局站的科學和運營官員布萊恩·卡西昂說，他的辦公室近十年來一直在使用閃電資料，但辦公室花了一段時間才弄清楚它如何融入其預測中。
卡西昂說：“我個人認為它有可能成為一個改變遊戲規則的工具，但它與我們過去使用的非常不同。”“作為預報員，我們正在獲得越來越多的資料，我們必須篩選這些資料……所以已經討論的一件事是如何以最有效的方式將這些資訊呈現給預報員，以便幫助他們做出更好的決策。”
國家強風暴實驗室和俄克拉荷馬州中尺度氣象研究合作研究所的研究科學家克里斯汀·卡爾霍恩解釋說，這並不像僅僅向預報員提供閃電資料那麼簡單。
預報員在做出決策併發布龍捲風和極端天氣預警等資訊時，已經必須篩選大量資訊。
這就是為什麼卡爾霍恩將舒爾茨的演算法交給了危險天氣測試平臺的預報員。在那裡，她獲得了他們關於向他們呈現這些資訊的最佳方式的反饋。
卡爾霍恩說：“我們現在正在開發閃電跳躍的視覺化。一些預報員喜歡被提醒；會發出鈴聲或出現橫幅。一些預報員喜歡將其視為網格。”
卡爾霍恩和卡西昂強調，閃電跳躍資訊不是一種單獨使用的工具，而是與預報員使用的其他資料（如多普勒雷達）結合使用，它有可能給他們帶來額外的優勢。
哪個風暴會成為殺手？
卡西昂說：“你可能同時在觀察許多風暴，閃電可以幫助你弄清楚哪一個可能更重要或增強得更厲害。”
卡西昂補充說，在阿拉巴馬州，龍捲風通常與不是特別大的風暴有關。在這些情況下，閃電跳躍特別有用，並且可以幫助預報員在雷達看到之前 5 到 10 分鐘看到極端天氣即將來臨。
雖然目前氣象局沒有全國性的閃電網路，但 NOAA 計劃於 2015 年末開始發射的下一組地球靜止衛星將配備一種稱為地球靜止閃電繪圖儀的儀器。
一旦投入執行，該繪圖儀將能夠看到整個美國以及地面閃電網路無法到達的大部分大西洋和太平洋上的閃電。
NASA 的舒爾茨實際上正在構建他的演算法，同時考慮到這種儀器，即使它離投入使用還有幾年時間。
舒爾茨說，衛星繪圖儀不太可能使地面閃電感測器退出業務，因為它在區分雲對地閃電和雲內閃電的能力方面存在侷限性。
他說：“這就是地面系統的優點。”
與此同時，Earth Networks 的馬歇爾繼續他的追求，即使用他的公司已經建立的網路來縮短龍捲風預警的提前時間。
他希望改進龍捲風預警，使其達到人們不僅僅有足夠的時間躲在地下室的程度；他想給他們足夠的時間躲避。
馬歇爾說：“如果你只有 10 到 15 分鐘的預警時間，你無能為力。你可以嘗試進入你擁有的最安全的位置，但在大型龍捲風中，這無關緊要。”
“如果我們能達到人們有半小時預警時間的地步，那麼你實際上可以離開。你可以上車。”
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