雖然颶風和龍捲風等極端天氣通常只襲擊地球上的特定區域，但閃電可以在任何地方發生。而且確實如此，而且非常頻繁。一道閃電劃過天空，大約每秒鐘 100 次擊中世界某處的地面。 這相當於一天發生 800 萬次閃電——是的，你沒看錯：僅僅一天。
現在，一項新的研究發現，隨著地球變暖，至少在美國大陸上空，閃電可能會比這更加頻繁地劃過天空。
多年來，科學家們一直在探索地球持續變暖可能如何影響極端天氣，儘管大部分注意力都集中在諸如 颶風和 強降雨等災害上。 雖然這些事件是主要的殺手，但閃電也是一個重大的危險。 今年到目前為止，美國已有 25 人因雷擊身亡，閃電還是 美國一半以上野火的起因，給人類基礎設施和自然生態系統都帶來了壓力。
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但是到目前為止，對於隨著大氣中 溫室氣體積累，地球溫度升高，閃電可能會發生怎樣的變化，人們的關注相對較少。 迄今為止已完成的研究估計，氣溫每升高攝氏度，閃電增加的幅度在 5% 到 100% 之間——這是一個非常大的範圍。
這項新研究詳細發表在 11 月 13 日出版的 《科學》雜誌上，它發現了一種相對簡單的方法，可以使用其他大氣因素來預測閃電發生率的變化。 研究結果表明，全球氣溫每升高攝氏度（約 2 華氏度），閃電發生率將增加 12%。 這意味著到本世紀末將增加 50%。
“出色”的閃電資料
該研究的作者，在 加州大學伯克利分校研究大氣動力學的 David Romps 告訴氣候中心，他最初的目的不是研究變暖對閃電的影響，而是試圖利用閃電來“瞭解美國上空的對流是如何、何時、何地以及為何出現的”。 （對流是驅動雷暴的過程。）
碰巧的是，Romps 所說的“非常出色”的閃電資料集來自 國家閃電探測網路，該網路記錄了美國每年大約 2000 萬次雲地閃電中的每一次發生的時間和地點。
在探索最初問題的過程中，Romps 開始懷疑是否可以使用其他大氣變數來預測閃電發生率。 他說，在科學領域，“你最終做的和你最初想做的往往不一樣”。
他研究的特定變數可以用作衡量風暴對流的指標，其理念是更劇烈的對流與更多的閃電有關。 這些變數包括風暴中的降雨量以及大氣中可用於驅動風暴對流的能量。
單個氣象站的測量結果表明，這些因素可能與閃電發生率有關，但它們相當分散。 雖然 Romps 對此持懷疑態度，但這足以讓他開始深入挖掘資料。
首先，Romps 製作了一些簡單的地圖：一張顯示了 2011 年美國大陸的閃電擊中資料。另一張結合了同年的降水和對流能量資料（這是唯一一年可以獲得所有三個變數資料的年份）。 這兩張地圖顯示出驚人的相似性，閃電最多的區域與另外兩個因素較高的區域在很大程度上重合。
“我對此感到困惑，”Romps 說。“在觀測中，你很少看到如此好的相關性，尤其是對於三個完全獨立的資料集而言。”
一張比較閃電與另外兩個因素隨時間變化的圖表更加令人震驚，所有三個因素的峰值和谷值都驚人地吻合。 Romps 感到，嗯，震驚了。
“基本上，就在那時我驚掉了下巴，”Romps 說。“那時我們就知道我們真的發現了什麼。”
Romps 說，這種匹配表明，與其他研究先前使用的方法相比，使用降水和風暴能量資料是“一種更可靠的預測閃電的方法”。
變暖世界中的閃電
這也很幸運，因為來自 政府間氣候變化專門委員會最新評估的最新一批氣候模型是第一個包含這兩個因素的模型，這意味著 Romps 和他的同事可以使用該模型資料來預測未來變暖情況下閃電發生率的變化。
透過執行資料，研究小組發現，預計氣溫每升高攝氏度，閃電將增加約 12%（上下浮動 5%），21 世紀將增加約 50%。 按照平均每年 2000 萬次閃電計算，到 2100 年，美國大陸每年將發生約 3000 萬次閃電。
考慮到強降水和風暴能量都與大氣中可用的水蒸氣量有關，並且變暖的大氣的主要公認結果之一也是更潮溼的大氣，因此結果在物理上是合理的。 本質上，更多的水分意味著更強烈的雷暴，從而意味著更多的閃電。
特拉維夫大學 Tel Aviv University的大氣科學家 Colin Price 是少數研究變暖與閃電問題的人之一，他說這項研究的結果與他在 1994 年發表的關於全球範圍的 研究結果基本一致，“因此我很高興看到這項研究支援了我們早期的工作。”
未參與這項新研究的 Price 說，這項研究中調查的因素可以說明閃電發生率，這“並不令人驚訝”。 “但我確信還有許多其他指標和引數可能同樣可以很好地預測閃電。 而且，這些替代指標很可能會因地區和季節而異，”他在一封電子郵件中說。
這種變化是這項新研究沒有關注的，因為它只考察了美國大陸。“我們不知道這種增加在季節或地理上是如何分佈的，”Romps 說，這是下一步的研究方向之一。
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本文經 氣候中心許可轉載。 該文章於 2014 年 11 月 13 日首次釋出。