閃電威脅氣候

2022年10月13日18:27:08 科學 1810

隨着全球變暖加劇,更多的水從海洋中蒸發,導致大氣含水量增加,從而導致更多的閃電。全球平均氣溫每上升1℃,美國的雷擊次數就會增加12%。此外,北歐和斯堪的納維亞的氣候模型顯示,到2100年,全球變暖將導致持續時間更長的雷暴。

類似的情況也發生在北極。雖然閃電在寒冷的北極非常罕見,但由於全球平均氣溫的升高,這種變化對北極圈內的地區產生了很大的影響——自1960年以來,北極圈內部分地區的氣溫升高了2 ~ 4℃。根據全球閃電定位網絡的數據,北極圈內的閃電發生次數從2010年的3.5萬次增加到2020年的25萬次。

如今,閃電越來越頻繁地襲擊北極苔原,因此北極的泥炭沼澤中由閃電引起的野火也越來越多。這種趨勢令人擔憂,因為苔原儲存的碳佔全球地下碳儲量的14%。頻繁的泥炭沼澤火災會向大氣中釋放大量二氧化碳,加劇全球變暖。

除此之外,閃電的增加也溫暖了雲谷的粉絲。因為空氣在雷電的作用下會產生氮氧化物,這是一種對環境危害嚴重的溫室氣體。在日常生活中,柴油機排放的廢氣中就含有這種氣體。

據氣象學家計算,閃電擊中地面每年會產生860萬噸氮氧化物。此外,閃電在雲層之間穿行也會產生大約等量的氮氧化物。因此,世界氣象組織最近在影響氣候的變量列表中增加了閃電,並將持續跟蹤和監測列表中的變量,以確定這些變量將如何影響地球氣候。


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神秘的反向閃電

從雷雨雲頂向上發射的神秘閃電是否會產生氮氧化物不得而知。但是雷雨雲中偶爾會出現兩種特殊的放電現象——「紅色精靈」和「藍色噴射」。氣象學家很難從地面直接觀測到這兩種現象,所以對這兩种放電現象了解不多。然而,隨着國際空間站上空氣-空間相互作用監測器(ASIM)的發射,氣象學家有機會了解它們。

由丹麥國家空間研究所開發的ASIM可以觀測雲層頂部各種波段的電磁波。從可見光到X射線,甚至伽馬射線,都在ASIM的觀測範圍之內。ASIM每秒可以收集10萬個數據,因此它可以詳細觀察轉瞬即逝的反向閃電。「紅色精靈」可以在100毫秒內發射到90公里的高空,而「藍色噴氣機」的距離可以在400毫秒內達到40 ~ 50公里。

2021年,氣象學家釋放了「藍色噴氣機」,它們在雷暴期間出現在太平洋的瑙魯島上空。起初,雲層頂部出現了五道爆炸性的藍色閃電,但這隻持續了10微秒就消失了,其中一個在距離地面52公里的高空變成了耀眼的「藍色噴流」。

未來幾年,ASIM將繼續為氣象學家提供有關「藍色噴氣機」和「紅色精靈」的詳細數據,然後揭開它們的神秘面紗。此外,ASIM將向我們展示更多關於閃電充電「大氣電池」的細節。

(摘自《奇點科學》科普雜誌 2023雜誌征訂 https://www.zazhipu.com/ )

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