儘管地球上的大部分降雨都發生在海洋上,但海上閃電卻出奇地罕見——幾十年來,科學家們一直不確定這是為什麼。最近的一項研究表明,海霧可能會妨礙雲層積聚電荷,從而引發雷擊。
暴風雨期間在頭頂形成的厚雲層可能會帶電,因為上升的氣流幫助它們長得足夠高,以至於雲層的上部凍結成顆粒狀、圓形的雪球(稱為霰)和微小的冰晶的混合物。當這些冰和雪顆粒相互碰撞時,它們會轉移電荷:較大的霰粒往往帶負電,而較小的冰晶最終帶正電。
這些帶電的冰晶非常輕,以至於上升氣流將它們帶到雲層的頂部,而較重的霰則傾向於下沉。隨著時間的推移,這種分離在雲層帶正電的頂部和帶負電的底部之間產生電場。當雲層頂部和底部之間或雲層和地面之間的電荷差異足夠大時,就會發生雷擊。
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但是,如果存在大量吸水性海鹽顆粒(在海霧中很豐富),那麼通常在微小的灰塵和煙塵上凝結形成雲的小水滴就會更快地增長,變得足夠重,可以在雲層長到足以充電之前就以降雨的形式落下。儘管以前有人提出過這種抑制海上閃電的機制,但全球天氣觀測尚未發現其證據。
為了做到這一點,來自中國、以色列和美國的研究人員收集了全球雲層和雷擊的測量資料,以及大氣中汙染物、灰塵和鹽等顆粒的預期分佈。他們使用這些記錄來檢查具有不同顆粒組合的雲系統如何隨時間演變——記錄降雨和閃電發生的時間和是否發生。該團隊發現,海霧區域的閃電減少了高達 90%。
“我們能夠區分小顆粒和大的[海霧]顆粒的影響,”耶路撒冷希伯來大學的大氣科學家丹尼爾·羅森菲爾德說,他是Nature Communications雜誌上這項研究的合著者。他補充說,當氣候科學家試圖預測降雨的時間和地點時,這些影響常常被忽略。“如果你沒有在天氣預報模型中考慮[它們]——甚至在氣候預測模型中更是如此——你就無法獲得正確的影像,你就無法獲得正確的降水,”羅森菲爾德說。
但是,被稱為氣溶膠的細顆粒並不是影響雲層複雜內部的唯一因素。陸地和海洋上由當地天氣條件(如風和溫度)引起的其他大氣差異也可能在閃電發生的頻率中發揮作用。“僅基於觀測分析,很難將氣溶膠效應從[這些其他天氣條件]中分離出來,”太平洋西北國家實驗室研究氣溶膠、雲、降水和氣候之間相互作用的地球科學家範吉文說。
範吉文沒有參與這項新研究,他建議對厚厚的暴風雨雲層內部的過程進行詳細的計算機建模,這將有助於進一步闡明海鹽霧在確定雷擊可能發生的時間和地點方面的重要性。
