在馬里蘭州貝爾茨維爾，一根不起眼的杆子安裝在屋頂上，透過電線連線到下方建築物內專業的計算機裝置，正在幫助科學家精確定位雷暴期間閃電的位置。這些感測器與安裝在華盛頓特區其他九個地方的相同裝置協同工作，有望開啟嚴重天氣預測的新時代。
這些裝置被稱為華盛頓特區閃電測繪陣列（DC LMA），可以即時探測周圍區域閃電發射的高頻無線電波。
科學家越來越相信，雲間閃電（發生在雲層之間而不擊中地面的閃電）的快速增加是嚴重天氣的強烈預兆。研究表明，這些增加發生在事件發生前約 20 分鐘，而目前龍捲風的平均提前預警時間為 13 分鐘（氣候連線，5 月 31 日）。
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到 2015 年，繞地球赤道執行的新衛星將負責探測這些閃電躍遷，這將使全國各地的氣象學家在預測龍捲風和其他嚴重天氣事件時更有信心。DC LMA 現在被用來培訓氣象學家解釋這些新資料。
“我們正在利用這些地面觀測來培訓預報員，以便他們可以在衛星進入軌道後立即使用這些衛星，”國家海洋和大氣管理局研究員斯科特·魯德洛斯基說，他幫助執行該陣列。
“因為我們試圖彌補這個差距，我們希望所有不同的操作使用者都準備好在衛星啟動後立即使用，”他說。
繪製危險的雷擊
美國政府機構 NASA、NOAA 和新墨西哥礦業與技術學院贊助了該閃電陣列，而華盛頓特區大都市地區的學院和大學則託管了這些站點。該陣列於 2007 年開始執行，可以探測到距離其中心 120 英里以外的雷暴。
當閃電發射無線電波時，這些波會以不同的時間到達 DC LMA 的杆子上。然後，計算機能夠三角定位閃電發生的確切位置和時間，並立即傳輸這些資料。
當同時發生多次風暴時，看到閃電頻率的增加可以幫助預報員提高對嚴重天氣預警的信心。
“當同時發生多次風暴時，預報員實際用於發出預警的時間有限，”魯德洛斯基說。“這些資料真正提供的能力是確定我們此時應該關注哪些風暴。”
DC LMA 非常精確。上週，馬里蘭州安納波利斯的一場雷擊導致兩名男子身受重傷。事後，魯德洛斯基能夠使用 DC LMA 資料建立可能導致傷害的雷擊的 3D 影像。
“在不到一秒的時間內，我們就可以知道閃電何時發生，”魯德洛斯基說。
驅動這項研究的另一個目標是“更好地告知公眾，並儘可能讓他們遠離閃電的危險，”他補充說。“這些閃電測繪陣列實際上改變了應該擔心閃電之前多久或多遠的距離的標準。”
新衛星旨在為全國範圍提供即時閃電資料
目前在美國有七個 LMA 網路，包括在龍捲風高發地區（如阿拉巴馬州北部、俄克拉荷馬城、科羅拉多州和西德克薩斯州）的陣列。但是，在全國範圍內部署像 DC LMA 這樣的技術會太昂貴 - 魯德洛斯基估計，類似的陣列現在將花費大約 30 萬美元。
相反，兩顆新衛星將負責使美國各地的氣象學家可以免費獲得閃電躍遷資料。
地球靜止執行環境衛星“R”系列（GOES-R），計劃於 2015 年發射的下一批 NOAA 衛星，將搭載第一批地球靜止閃電測繪儀。GOES-R 將使用光學探測器，而不是使用無線電波，這將測量雲層亮度的差異以識別閃電躍遷。
光學探測器不如 DC LMA 精確，並且無法建立雷擊的 3D 影像。但是，它們將能夠繪製雲間和雲對地閃電的發生情況。
“您仍然能夠以相同的方式定位閃電，因此我認為這不會對預報操作產生太大的影響，”馬里蘭大學氣候與衛星合作研究所的研究助理達斯汀·謝伊說，他協助處理 DC LMA。
一旦 GOES-R 進入軌道，魯德洛斯基希望開發一個自動化系統來捕捉髮生的閃電躍遷，從而使氣象學家更容易釋出更快、更準確的嚴重天氣預警。
“我們的想法是，在 GOES-R 時代......一旦衛星資料開始流動，預報員將具備這種能力，”他說。
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